我国高压电动机多为6kV和10kV等级，目前三电平变频器受到器件耐压的限制，尚难以实现这个等级的直接高压输出，而单元串联式多电平变频器的输出电压能够达到10kV甚至更高，所以在我国得到广泛应用，尤其在风机水泵等节能领域，几乎形成垄断的态势。在济钢所使用的高压电机均为电压等级为10kV和6kV的普通笼型异步电动机，单元串联多电平电压源型变频器是最合适的选择。
单元串联多电平变频器原理、技术优点及厂家技术特点1 单元串联多电平变频器原理 <BR><BR>（1）单元串联多电平变频器采用若干个独立的低压功率单元串联的方式来实现高压输出，其原理如图1 所示。<BR><BR><BR>图1 电压叠加原理（2）以6kV输出电压等级为例，其变频器主电路拓扑结构如图2所示（3）电网电压经二次侧多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交-直-交PWM电压源型逆变器，见图3。
图3 功率单元结构 原理综述，将相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y联结结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。每个功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。对于额定输出电压为6kV的变频器，每相由5个额定电压为690V的功率单元串联而成，输出相电压最高可达3450V，线电压可达6kV左右。每个功率单元承受全部的输出电流，但只提供1/5的相电压和1/l5的输出功率，所以，单元的电压等级和串联数量决定变频器输出电压，单元的额定电流决定变频器输出电流。由于采用整个功率单元串联，所以不存在器件串联引起的均压问题。
2 单元串联多电平变频器技术优点自西门子罗宾康公司1994年推出第一台变频器以来，经过十多年的不断发展，单元串联多电平变频器逐渐形成以下几项比较完备的技术（1）输入变压器多重化设计输入变压器实行多重化设计，达到降低谐波电流的目的。输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置。以6kV变频器为例，变压器的15个二次绕组，采用延边三角形联结，分为5个不同的相位组。互差12°，形成30脉波二极管整流电路结构，所以理论上29次以下的谐波都可以消除，输入电流波形接近正弦波。总的谐波电流失真可低于1％。
（2）逆变器输出多电平移相式PWM技术<BR><BR>在PWM调制时，采取移相式PWM，即同一相每个单元的调制信号相同，而载波信号互差一个电角度且正反成对。这样每个单元的输出是同样形态的PWM波，但彼此相差一个角度。叠加以后输出电压的等效开关频率大大增加。改变参考波的幅值和频率，即可实现变压变频的高压输出。实际上，为了提高电源利用率，参考波并非严格的正弦波，而是注入了一定的三次谐波，形成"马鞍型"的波形。
（3）功率单元旁路技术在每个功率单元输出端T1、T2并联一个双向晶闸管（或反并联两个SCR）。当功率单元发生故障，封锁该单元，然后让SCR导通，形成旁路。旁路后，电路仍可继续工作，只是输出电压略有下降。如果负载十分重要，可以进行冗余设计，安装备用功率单元。功率单元旁路技术大大提高了单元串联多电平变频器的可靠性，在很大程度上弥补了元气件个数多导致可靠性降低的问题。
3 单元串联多电平变频器厂家技术性能特点单元串联多电平电压源型变频器由美国罗宾康公司发明并申请专利，取名为完美无谐波变频器。由于罗宾康公司的专利申请仅在美国，在我国该技术属于公知技术，北京利德华福等公司生产的高压变频器也是采用这种结构。除了上述两家外，国内外有TMEIC（东芝、三菱）、富士、东方日立等许多厂家生产该类型变频器.
下面就以罗宾康、利德华福、TMEIC三家高压变频器的性能指标来进行比较，选择适合国内目前电网和设备实际情况的产品，三家变频器性能见表2所示。
比较三家变频器性能，高压变频器有如下特点：
（1）控制方式基本可以做到无编码器矢量控制模式；（2）单元旁路功能不断完善，尤其是罗宾康公司的中心点偏移方案更安全；（3）高压变频器的价格不断下降，对于国内企业不是可望不可及的事情。 <BR><BR>如果考虑成本等因素，国产公司的变频器为首选，而且目前国内主要高压变频器配套产业，如多脉冲整流变压器，大容量电解电容器，散热器，高压软电缆等基本成熟，维护成本也会很低。如果不考虑成本的因素，自第一台单元串联多电平变频器推出以来，在该技术领域，罗宾康公司一直处于领先地位，而且每年500台的销售业绩，也说明该公司产品的优良技术性能。
结束语高压电机利用高压变频器可以实现无级调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，以提高产品的产量和质量，又可大幅度节约能源，降低生产成本。虽然一次性投资高，但是投资一般在2～３年内可以收回。高压（中压）变频器在济钢的高压风机、水泵电机系统中一旦应用不但节能效果会非常显着，而且对于济钢循环经济的发展意义深远。<BR><BR><BR>(源自：《变频器世界》)
