高压变频器功率单元的自动旁路功能

话说这个高压变频器，现在已经犹如雨后春笋般发展，品牌也无花八门的，厂家技术人员经常宣传一个功能，就是功率单元损坏后会自动旁路出故障的单元，不影响变频器的运行，下面就来讨论下这个功能：

高压变频器功率单元自动旁路，这里专指多电平单元串联型高压变频器。这种变频器相电压由多个功率单元串联组成，每个单元IGBT只要承受与400V级别变频器相同的电压，通常1200V足够，但为了可靠性，也采用1600V级别的IGBT。

与400V级别变频器不同的是，单元输入虽然都采用三相整流桥，直流环境也使用电解电容器（也有看到使用薄膜电容的介绍），但输出逆变单元则使用H桥4个IGBT，不同于低压变频器的三相逆变桥6个IGBT。因为它只需要产生一个可正可负的电压，而一共由三组串联单元来组成三相逆变电路，产生三相逆变电压。

比如6kV级别的变频器通常每相由6个单元串联组成，这样每个单元承受350V交流电压（有效值），这样，使用400V级别变频器的功率和驱动电路就可以了。

这种类型变频器的最大问题就是功率单元太多，例如每个功率单元使用一个H桥IGBT模块，每相使用6个单元，三相就需要18个H桥，共72个IGBT。

很显然，与400V级变频器使用6个IGBT而言（这里忽略400V变频器中IGBT并联的问题，两种结构都会遇到），72个IGBT故障的几率比6个大得太多，本来IGBT就是变频器中最薄弱的环境，这么多薄弱环节在一起，问题就大了。所以有采用1600V的IGBT来提高可靠性的。

变频器运行中，往往都没有运行到50Hz，例如运行到40Hz时，其实相电压由5个单元就可以足额提供了，这就为单元损坏后的旁路提供了前提条件。

当单元体出现问题后，通常情况是这个单元体内部逆变环节（几率大些嘛），直接接通这个H桥，显然用交流接触器无论成本还是可靠性都是优选。如果单元体的控制系统出现问题，就只能停机离线手动切除单元体了。

很显然这时变频器已经无法足额运行了，但降低频率仍然可以继续运行，等待停机检修。

当然，还有些技术问题需要来解决，一相中有功率单元切除了，另外两相还是正常的，这样就会出现一个不平衡的问题，导致逆变的三相电压中心点偏移，这是可以通过调整驱动时序来解决。

这些都是原理，实现起来还需要解决一些技术问题，例如，是在线旁路，还是临时停机手动切换。