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。由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出，而是采用整个功率单元串联，所以不存在功率器件串联引起的动态均压问题。单元内采用工业级IGBT，以达到在满足输入、输出波形质量要求的前提下，尽量减少每组串联单元的个数，提高可靠性。
图 5.2 八级功率单元串联叠加
图 5.3功率单元主电路结构
15
2、多重化输入设计
输入变压器采用多重化设计，以达到降低输入谐波电流的目的。
6kV为变压器的15个二次绕组，采用延边三角形联结（如图5.4所示）。分为5个不同相位，互差120电角度，形成30脉波的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，总的谐波电流失真低于2%。在变压器二次绕组分配时，组成同一相位组的每5个二次绕组，分别给分属于电动机三相的功率单元供电。
10kV为变压器的24个二次绕组，采用延边三角形联结（如图5.5所示）。分为8个不同相位，互差7.50电角度，形成48脉波的二极管整流电路结构，所以理论上47次以下的谐波都可以消除，输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真低于1%。在变压器二次绕组分配时，组成同一相位组的每8个二次绕组，分别给分属于电动机三相的功率单元供电。
这样，即使在电动机电流出现不平衡的情况下，也能保证各相位组的电流基本相同，达到理想的谐波抵消效果。这种变频器不加任何谐波滤波器就可以满足供电部门对输入电流谐波失真的要求。由于采用二极管整流的电压源型结构，电动机所需的无功功率可由滤波电容提供，所以输入功率因数较高，基本可保持在0.96以上，不必采用功率因数补偿装置。
设计中采用二极管不可控整流电路结构，所以变频器对浪涌电压的承受能力较强。雷击或开关操作引起的浪涌电压可以经过变压器产生浪涌电流，经过功率单元的整流二极管给滤波电容充电，滤波电容足以吸收进入到单元内的浪涌能量。
16
6kV 三相输入移项变压器380V 抽头图5.4多重化设计的移相变压器
17
图5.5多重化设计的移相变压器
18
3、移相SPWM输出技术
逆变器输出采用多电平移相式SPWM技术，同一组功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开120o电角度，实现多电平移相SPWM，输出电压非常接近正弦波，输出波形如图5.6所示。功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，并且无需浪涌吸收电路，提高变频器效率。设计采用多电平移相式SPWM，等效于输出开关频率很高，且输出电平数增加，可大大改善输出波形，降低输出谐波，输出电压谐波含量低于3%。同时，谐波引起的电动机发热、噪声和转矩脉动也大大降低。对脉动电压波来讲，当输出电缆长度超过临界值时，运行波反射引起的过电压会造成电动机的绝缘损坏。由于该高压变频器的输出du/dt较低，每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，运行中不会对电动机的绝缘构成威胁，所以对变频输出与电动机之间的电缆长度没有特殊限制。
线电压输出波形相电流输出波形图5.6高压变频器线电压和相电流输出波形
4、接口与通讯
功率单元与主控系统之间通过光纤进行通讯，低压部分和高压部分完全可靠隔离，特别值得一提的是，与其他厂家单元串联高压变频器不同，高压变频器的单元外壳是安全接地的，系统具有极高的安全性，同时具有很强的抗电磁干扰性能。功率单元采用模块化结构，所有的功率单元可以互换，以便于维修，每个单元有3个输入、2个输出电气连接端和六组光纤插头与控制系统连接。
高压变频器采用功率单元自动旁路技术，这样即使在个别功率单元损坏的情况下,也能降额继续运行，或采用冗余功率单元设计方案使变频器满载继续运行。
5、控制器
控制器核心由高压变频数字引擎和光纤通讯接口组成。移相SPWM技术可以保证电机在各种频率下都能达到最优的运行性能。全中文视窗监控和操作界面使操作更加方便、可靠。工业标准接口可以实现远程监控和网络化控制。该高压变频器彻底摒弃了可靠性较差的工控机，其运行可靠性大大提高。
控制器包括一台内置的PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作
19