高壓變頻器是一種串聯(lián)疊加性高壓變頻器，即采用多臺單相三電平逆變器串聯(lián)連接，輸出可變頻變壓的高壓交流電。按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式：n=（1一s）60f/p=n?！粒?一s）（P：電機(jī)極對數(shù)；f：電機(jī)運行頻率;s:滑差）從式中看出， 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n。正比于電機(jī)的運行頻率（n。=60fp），由于滑差s一般情況下比較?。?-0．05），電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速n約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n。，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率f，就能改變電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。電機(jī)的滑差s和負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大則滑差增加，所以電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速還會隨負(fù)載的增加而略有下降。

變頻器本身由變壓器柜、功率柜、控制柜三部分組成。三相高壓電經(jīng)高壓開關(guān)柜進(jìn)入，經(jīng)輸入降壓、移相給功率單元柜內(nèi)的功率單元供電，功率單元分為三組，一組為一相，每相的功率單元的輸出首尾相串。主控制柜中的控制單元通過光纖時對功率柜中的每一功率單元進(jìn)行整流、逆變控制與檢測，這樣根據(jù)實際需要通過操作界面進(jìn)行頻率的給定，控制單元把控制信息發(fā)送到功率單元進(jìn)行相應(yīng)得整流、逆變調(diào)整，輸出滿足負(fù)荷需求的電壓等級。

1 移相式變壓器

移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成X脈沖整流方式；這種多極移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。另外，由于副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，這樣大大提高了可靠性。

2 智能化功率單元

所有的功率模塊均為智能化設(shè)計具有強(qiáng)大的自診斷指導(dǎo)能力，一旦有故障發(fā)生時，功率模塊將故障信息迅速返回到主控單元中，主控單元及時將主要功率元件IGBT關(guān)斷，保護(hù)主電路；同時在中文人機(jī)界面上精確定位顯示故障位置、類別。在設(shè)計時已將一定功率范圍內(nèi)的單元模塊進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化考慮，以此保證了單元模塊在結(jié)構(gòu)、功能上的一致性。當(dāng)模塊出現(xiàn)故障時，在得到報警器報警通知后，可在幾分鐘內(nèi)更換同等功能的備用模塊，減少停機(jī)時間。6kV電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直流PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y接結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機(jī)。6kV電壓等級的高壓變頻器，每相由六個額定電壓為600V的功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達(dá)3464V，線電壓達(dá)6000V左右。改變每相功率單元的串聯(lián)個數(shù)或功率單元的輸出電壓等級，就可以實現(xiàn)不同電壓等級的高壓輸出。每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。6kV電壓等級的變頻器，給18個功率單元供電的18個二次繞組每三個一組，分為6個不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)，輸入電流波形接近正弦波，這種等值裂相供電方式使總的諧波電流失真大為減少，變頻器輸入的功率因數(shù)可達(dá)到0．95以上。

3 雙DSP控制系統(tǒng)

主控器的核心為雙DSP的CPU單元，使指令能在納秒級完成。這樣CPU單元可以很快的根據(jù)操作命令、給定信號及其它輸入信號，計算出控制信息及狀態(tài)信息，快速的完成對功率單元的監(jiān)控。

4 GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控

通過FTU配網(wǎng)裝置，將采集到的'實際頻率'、'定子電壓'、'定子電流'、'壓力'以及系統(tǒng)運行的狀態(tài)量和報警信息等等數(shù)據(jù)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器可根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果作出相應(yīng)的處理操作，包括監(jiān)測工作狀態(tài)、系統(tǒng)運行參數(shù)、電流、電壓的超標(biāo)報警，這樣就可以對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控，以確定安全情況和運行情況。大幅提高了系統(tǒng)運行的可靠性、操作方式更加靈活、同時也減少了維護(hù)費用。