1 引言
按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV时称中压。我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为“高压电机”。高压电动机在工矿企业中应用极为广泛，在冶金、钢铁、化工、水处理等行业中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械，其消耗的能源占电机总能耗的70％以上。由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。但目前我国的调速和起动方法仍很落后，浪费了大量的能源且造成机械寿命低。因此，推广应用高压变频调速及起动装置的效益和潜力是非常巨大的。
2 几种高压大功率变频器概述
2.1单元串联多重化电压源型高压变频器
该系列高压变频器是利用低压单相变频器串联，解决功率器件IGBT的耐压能力的不足。所谓多重化，就是每相由几个低压功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器供电，用高速微处理器实现控制和以光导纤维隔离驱动。
其缺点是:
（1）使用的功率单元及功率器件数量太多，6kV系统要使用150只功率器件（90只二极管，60只IGBT），装置的体积太大，重量大，安装位置和基建投资也成问题;
（2）所需高压电缆太多,系统的内阻无形中增大,接线太多，故障点相应的增多;
（3）一个单元损坏时,单元可旁路,但此时输出电压不平衡中心点的电压是浮动的,造成电压、电流不平衡，从而谐波也相应的增大,勉强运行时终究会导致电动机的损坏;
（4）输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出;
（5）由于系统中存在着变压器,系统效率再提高不容易实现;
（6）变压器铁芯的固有损耗,也影响了整个高压变频器的效率。这种情况在越低于额定负荷运行时,越是显著。
2.2中性点箝位三电平PWM变频器
该系列变频器采用传统的电压型变频器结构。其逆变部分采用传统的三电平方式，输出波形中会产生较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。因此在变频器的输出侧须配置输出LC滤波器才能用于普通的鼠笼型电机。同样由于谐波的原因，电动机的功率因数、效率以至寿命都会受到一定的影响，在额定工况点能达到最佳的工作状态，但随着转速的下降，功率因数和效率都会相应降低。
2.3多电平+多重化高压变频器
多电平+多重化高压变频器的本意是想解决高压IGBT的耐压有限的问题，但此种方式，不仅增加了系统的复杂性，而且降低了多重化冗余性能好和三电平结构简单的优点。因此此类变频器实际上并不可取。
2.4电流源型高压变频器
功率器件直接串联的电流源型高压变频器是在线路中串联大电感，再将SCR（或GTO、SGCT等）开关速度较慢的功率器件直接串联而构成的。
这种方式虽然使用功率器件少、易于控制电流，但没有真正解决高压功率器件的串联问题。因为即使功率器件出现故障，由于大电感的限流作用，di/dt受到限制，功率器件虽不易损坏，但带来的问题是对电网污染严重、功率因数低。电流源型高压变频器是最早的产品，但凡是电压型变频器到达的地方，它都被迫退出，因为在经济上、技术上，它都明显处于劣势。
3功率器件IGBT直接串联的真正直接高压
3.1主电路简介
图1中看出系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再通过逆变器进行逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出，直接供给高压电动机。
图1IGBT直接串联高压变频器
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功率器件IGBT直接串联的二电平电压型高压变频器是采用变频器已有的成熟技术，应用独特而简单的控制技术成功设计出的一种无输入输出变压器、IGBT直接串联逆变、输出效率达98%的高压变频调速系统。
对于需要快速制动的场合，采用直流放电制动装置，如图2所示。
图2具有直流放电制动装置的IGBT直接串联高压变频器主电路图
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如果需要四象限运行,以及需要能量回馈的场合，或输入电源侧短路容量较小时,也可采用如图3所示的PWM整流电路,使输入电流真正实现完美正弦波。
图3具备能量回馈和四象限运行的IGBT直接串联高压变频器主电路图
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