简述单机大容积有关技艺

变频器单机大容量化相关技术。功率器件随着

IGBT 的大容量化，原变频器

中使用的大功率双极型晶体管逐渐被

IGBT 取代，且随着第 3 代 IGBT 的出现，

IGBT 变频器的大容量化得以迅速发展，正逐渐取代低压的大、中容量的 GTO 变
频器。功率器件冷却技术第

1 代和第 2 代 IGBT 自身损耗大，应用于大容量变频

器时，

IGBT 温升高。为避免温升较高，须把数个 IGBT 并联使用，这在成本和

体积等方面处于劣势。第

3 代 IGBT 在特性和损耗等方面有较大改善，为变频器

小型化提供了可靠保证。但要实现变频器进一步小型化，就要提高

IGBT 的冷却

效率，因此，要采取新的冷却方式以及通过热场解析技术实现功率器件的最优
配置。冷却管冷却方式在散热器上加冷却管，不但提高冷却效率，还可通过在冷
却管的前后配置发热体，来提高集热效率和器件的安装密度，大大减小变频器
体积。通过热场解析技术实现

IGB 丁的最优配置通过热场解析技术不但可算出

IGBT 在散热器上的安装位置以及散热器的大小，还可模拟冷却风的流向、提高
冷却效率和避免热应力集中。

　　功率器件的并联技术功率器件并联的主要技术问题是如何提高并联各

器件电流的平衡率、降低器件的开关尖脉冲电压。可通过以下技术解决。采用
IGBT 新型驱动电路、对器件特性进行管理通过管理并联 IGBT 的电流放大倍数，
可确保

IGBT 间的电流平衡率。并且由于并联 IGBT 的特性得以统一，可使用能

够减小

IGBT 动作延迟的栅极驱动电路，大大减小多重化时相间电抗器的体积。

优化缓冲电路根据第

3 代大容量 IGBT 的特性，优化缓冲电路参数，可大大降

低

IGBT 的开关尖脉冲电压。优化元器件的安装位置通过优化母线结构以及

IGBT 和电解电容的安装位置，不但可减小开关尖脉冲电压，而且通过采用并联
IGBT 的非对称布线技术，还可提高电流的平衡率。多电平变频器（NpC 变频
器）及相关技术图

2 是多电平变频器中最常用的 3 电平变频器主电路。

　　多电平变频器

1 目前主要存在中性点电压变动问题。可通过检测中性点

电压变动的大小和极性，把该变动量反馈到电压基准上，从而抑制中性点电压
变动。变频器的多重化及其相关技术。多重化的优点（

1）单机变频器的成熟技

术能够被继承、利用，把单机变频器进行组合就可实现大容量化。（

2）把数台

变频器输出电压（电流）波形进行相移，使之产生相位差，再把这些波形叠加
起来，就能改善输出波形。（

3）变频器的多重化等价于把斩波频率提高，因此

能够改善系统的响应特性。（

4）数台变频器中的 1 台即使出现故障，把其切换

掉，整个系统能继续运转，提高了系统的可靠性。多重化的主要方式（

l）电压

型

PWM 变频器的多重化方式。电抗器多重方式。在该方式中，2 个三相变频器

的平均电压为整个系统的输出，因此整个系统的空间电压矢量同

NPC 变频器一

样，共存在

19 个矢量。变压器多重方式。该方式把电网电压经过二次绕组多重

化的隔离变压器降压后给单相变频功率单元供电，并把单相变频功率单元的输
出端串联起来，实现变压变频的高压输出。直流侧并联方式。不论是直流侧串联
方式还是题是从单机到多重变频器的扩展问题以及变频器单元间的不平衡电流
抑制问题。通过采用变频器专用门阵列、适于电机控制的高性能

32 位 Risc 型

MPU 以及并行处理技术，可大幅提高控制回路的性能，从而只通过软件的参数
设定就能灵活地把变频器从单机扩展到多重驱动。对变频器单元间不平衡电流抑
制问题，可通过检测单元变频器的输出电流，求得变频器间的不平衡电流，相