混合级联桥式整流电路与级联多电平整流电路应用研究

梅家棋，赵一潇，程晋培，卢其威，2

(1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院，北京 100083；2.新疆工程学院 控制工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023)

随着电力电子技术的发展，矿用高压隔爆式变频器已大规模地应用于煤矿井下[1，2]，矿用变频器的电压等级主要包括660V、1140V、3300V、 6kV和10kV，其中电压等级为1140V的变频器应用最为普遍[3-5]。和应用于地面场合的变频器不同的是，矿用变频器还需要解决隔爆、散热等问题[6]，厚重的隔爆壳以及散热装置无疑增加了矿用变频器的体积，而煤矿井下空间狭小，因此矿用变频器面临着进一步降低体积的压力。而且，近年来煤矿综采水平不断提高，超大型矿井数量越来越多，相应地，矿用变频器的容量和电压等级也不断增加，这对变频器的体积、性能都提出了更高的要求[7-9]。

目前矿用高压变频器的整流部分主要电路拓扑为级联多电平整流电路[10]，而级联式多电平整流电路一般在输入端接入工频移相变压器。工频移相变压器为变频器的每个功率单元提供相互间保持电气隔离且存在一定相位差的二次绕组[11]，不仅提高了整流端的脉波数，减小了输出电压和电流的谐波含量，降低了对电网的谐波污染，而且提高了变频器的功率因数[12]。近年来随着铜原料等变压器原材料的价格不断上涨，工频移相变压器的成本不断提高，而且由于工频移相变压器体积较大，重量较高，这给变频器在井下的安装造成了不便[13]。

文献[14]提出的级联全控型H桥整流电路作为变频器的整流单元，取消了工频移相变压器的使用，提高了变频器的电压等级，同时可以提高功率因数并实现四象限运行。……