利德华福高压变频器在球团厂高压辊磨机中的应用.doc

利德华福高压变频器在球团厂高压辊磨机中的应用（全面版）资料
利德华福高压变频器在球团厂高压辊磨机中的应用

为了改善辊压机的运行工况, 提高辊压机制球率和成球效果, 通过采用变频调速技术改 变辊压机的挤出速度, 合理控制出料速度, 在辊压机顶部的堆料仓内建立料高, 保证辊压机 顶部形成有效堆压,改善矿料挤出效果、提高矿料制球率。
二、生产工艺分析
高压辊磨机两台辊柱分别由一台电动机驱动,并配备一套完整的机械驱动和电控系统, 其原理示意如下图所示。 辊磨机电动机输出轴通过液力耦合器与辊轴的减速 齿轮箱 连接, 减 少由于震动和瞬间负载对电动机产生的负荷冲击。
当辊磨机启动时, 液压系统处于释放状态; 定辊与动辊同时空载启动。 在启动至正常状 态后,系统开始喂料,液压系统对动辊加载,逐步提高辊磨挤压压力至 45~47kPa 保持良 好的矿料产出成品率。 辊磨压力检测系统根据 DCS 远传来的压力设定值自动调节磨辊间隙, 保持辊压稳定。 当运行中矿料中的异物通过辊磨间隙产生冲击负荷时, 液压系统会通过自动 压力平衡系统, 调整或平衡辊间压力。 但是在液压系统调节瞬间, 辊磨扭矩会通过液力耦合 器将扭矩冲击传递至电动机输出轴侧, 引起电动机电流瞬时波动。 当出现卡塞或冲击负荷超 过 200%Tn 时,液压系统会采取紧急卸压措施,减低冲击负荷对设备的破坏作用。同时, 机械传递系统,通过液力耦合器的软连接提供最大不超过 250%Tn 的保护性能。
三、系统方案
针对上述分析, 高压辊磨机定辊和动辊电气拖动系统, 需分别配备一台 高压变频器 和一 套工频 /变频自动切换系统,用于该系统变频拖动,以及变频故障条件下的原有系统恢复。 系统电气原理图如下,其中 QF 表示高压开关柜、 QS 表示高压隔离开关、 KM 表示真空接 触器、 TF 表示 高压变频器 、 M 表示电动机,虚框内为新增设备。

DEN-SIN C170E / C200E 冷水高壓沖洗機

使 用 手 冊

1.0 用前準備

在使用本高壓沖洗機前，請先詳細閱讀本使用說明中所有內容，以確保人、機安全。

1.1 開 機 前

在啟動機器前請先檢查以下項目：

l 機器上的電纜必須是完好的。如電纜表面有破損或龜裂狀況，請勿使用機器並請馬上與ALTO技術服務部聯繫更換電纜
l 本機器需連接在有地線的電源供應處
l 接電前請注意電源伏特數。本機器僅適用於3相220V電源。使用者需確認機器電壓再接電
l 為預防電纜過熱受損，使用前需確認捲起的電纜完全拉開不可有捲起的部份
l 如機器距離工作點較遠，請延長高壓水管。高壓水管可延長至50m，不要使用延長電纜
l 供水管是標準¾”水管。將一頭接在自來水龍頭上，另一端，經快速接頭接在機器進水口上。注意!! 如水中有細沙或其它雜質，在進水管中加裝過濾器，不然機器易損壞

1.2 安全須知

l 高壓水柱力量強大含有殺傷力。使用者在任何情況下都不可
將高壓水柱噴向人員、動物、或其它有生命物

l 使用者不可將水柱噴向任何電源插頭，供電箱及機器本身，確保人員安全

l 使用者及在清洗水柱鄰近處人員需戴護目鏡，預防被高壓水柱擊起的碎片或其
它異物擊傷眼睛
l 在任何情況下都不可用高壓水柱清理自身或他人身上的鞋子或衣物
l 不可讓18歲以下及未受訓練人員操作本機器
l 本機為非防爆型機種。本機不可在有爆炸危險性的區域內使用
l 不可使用任何高壓沖洗機來清洗含有石綿的物件及表面
l 只可用手來扣動噴槍板機，不可用其它任何方式固定板機
l 避免高壓管受損，如車輛輾過壓扁，拉扯打結，遠離油液，尖銳物或高溫處
l 永遠先關閉主電源再做其它分解動作
l 不要用拉扯電源線的方式來取下插頭
1.3 安全保護裝置

l 噴槍手把上裝有保險栓。不用機器時，請將保險調至 “0” 字位，預防誤扣板機導致人員傷亡。
l 驅動馬達裝有過溫保護裝置。當馬達過熱時，過溫保護開關將會停止機器，不讓機器受到損傷。當馬達溫度下降至安全範圍內，機器會自動啟動。如果此情形連續發生，請速予ALTO技術服務部聯繫，安排檢查故障原因。

2.0 使用說明
2.1 機身說明

1 噴槍手把(含板機及保險栓)
2 高低壓調整鈕
3 雙管噴槍
4高壓出水口
5 進水口
6 壓力錶
7 開關
8 高壓管10m

2.2 組 合

1. 將高壓管接到高壓沖洗機的高壓出水口上

2. 將噴槍裝到噴槍手把上。把位於槍把前
端的快速接頭鎖向前方推動，將噴槍尾端插入，直到快速接頭鎖上。拉扯噴槍確認噴槍與槍把不會分離。

3. 用清水將供水管、高壓管及噴槍接頭上及管路中的沙粒及其它雜物沖淨
4. 將供水管接到機器的進水口，另一端接到水喉。
5. 將高壓管接到機器的出水口，裝好噴槍
6. 接上正確電源。
7. 供水，送電。

2.3 開 機

1. 將保險栓向下轉動，塞入板機桿中的槽口中。扣下板機讓水流動，排出機中的空氣。

2. 將開關轉至 “1” 字位。

2.4 使 用

1. 在使用時，噴槍會有後座力。使用者務必用雙手，牢牢握住噴槍。

2. 如工作不需本機全壓，使用者可用噴槍上
的壓力調整鈕將水壓降低至所需壓力。

逆時鐘方向 = 降低壓力
順時鐘方向 = 增加壓力

3. 如工作時需使用清潔劑，使用者需購買”清潔劑吸取器”配件。將此配件接在高壓出水
口上，把清潔劑吸管插入清潔劑罐中，將清潔劑比例調整鈕轉至所需比例，再將噴槍
上壓力調整旋扭轉至低壓處扣下板機既可吸取清潔劑。

逆時鐘方向 = 清潔劑濃度越高
順時鐘方向 = 清潔劑濃度越低

4. 將壓力調至高壓，扣下板機，開始清洗。
5. 使用者需自行調整噴槍與被清洗物件之間的距離，以達到最好的清洗效果。

注意: 在使用機器時千萬不可將機身用任何物件罩蓋住。

2.5 關 機

1. 將開關轉至 ”0” 字位。
2. 將供水水喉關閉。
3. 扣下板機將管路內餘壓與水釋放。
4. 將噴槍手把上的保險栓轉起固定板機。
5. 將電纜拆下。
6. 將高壓水管與低壓水管自機器上取下。
7. 特殊儲藏要求請見第5章。

3.0 工作場所及工作方法
3.1 工作場所

本機適合以下幾各重要的使用場所:

農 業 清洗機器 、 農業機器 、 畜 舍 、 建築物
運輸業 清洗卡車 、 巴 士 、 汽 車
建築業 清洗車輪 、 機 具 、 建築物
輕工業 機器及車輪去油污和清洗
服務業 清洗車輪、公共走道及設施
3.2 工作壓力

本高壓沖洗機可由使用者決定使用高壓或低壓。雙管噴槍可由噴槍上減壓鈕調整壓力，或由機器上的壓力調整鈕來進行壓力調整。

低 壓 = 用來噴灑清潔劑及清除殘留物
高 壓 = 清洗用
中 壓 = 用來清洗無法承受高壓之表面，如冷氣散熱片

3.3 工作方法

在實際的工作中，工作方法會因不同的情況而改變，不過對剛開始者來說，以下的工作方法可當作標準的工作方式。

1. 用低壓噴灑清潔劑，劑量的多少取決於工作的不同狀態。
2. 稍等一小段時間。讓清潔劑與髒污的物體表面接觸發生作用 – 通常為數分鐘。
3. 高壓清洗。使用高壓清洗所有的表面。
4. 如果需要再次沖洗，確定將所有沖起之污穢物先沖洗乾淨。

注意!

1. 當使用清潔劑時，必須噴灑在乾的表面。濕表面不易吸收清潔劑而造成效果不佳。
2. 當噴灑清潔劑於大片的直立面積時，應由下往上噴。這樣可以避免清潔劑經由溝槽流失以及於清洗時造成痕跡。
3. 在高壓沖洗時不要將水沖向尚不要清洗的表面，這樣可以確保清潔劑的功效。

4.0 保 養
4.1 高壓噴嘴的清洗

阻塞的噴嘴會造成泵浦壓力過大，必須馬上清除乾淨。

1. 將機器關閉，取下噴嘴。
2. 用噴嘴通條插入噴嘴中清除異物。
3. 反方向沖洗噴嘴。

4.2 進水口過濾網的清洗

1. 將進水口過濾網用螺絲刀小心取下。用水將其洗淨。
2. 檢查過濾網是否破損。如有破損，請馬上更換。
3. 將過濾網小心裝回進水口內。
4. 進水口過濾網清洗頻率視使用時數來定。機器使用頻繁，清洗頻率就高。

4.3 散熱口清理

機身上通風口需隨時保持暢通，使冷卻空氣有效的為機器散熱。

4.4 潤滑油檢查 / 更換

1. 在機器右側面有潤滑油檢測窗。每天使用前需檢查潤滑油量及油質。
2. 如油量不足 (不到視窗一半的位子) 使用人員需馬上將潤滑油補足。
3. 如潤滑油呈現乳白色，表示有水進入油中。請馬上與ALTO技術服務部聯繫安排維修服務。
4. 新機使用50小時後需進行第一次換油。以後，每使用200小時需更換水泵潤滑油。
5. 潤滑油型號： SAE 20 / 30。
6. 潤滑油容量： 加至油量視窗一半處。

1. 油量視窗
2. 洩油拴
3. 油尺及注油拴

5.0 儲藏要求

1. 機器儲藏處需乾燥，遠離明火及熱源，無爆炸憂慮，無強酸鹼腐蝕物處。
2. 如果機器儲藏處溫度會降到低於零下，在儲藏前需讓機器吸滿防凍液。
3. 在經過儲藏於低於零下溫度的機器再次使用前，需將機器安置於溫暖室內確保機內已無結冰方可再次使用。注意! 冰封導致的損壞不在保固範圍內!
6.0 故障排除及矯正

故 障
原 因
校正與排除
機器不啟動

▲電源插頭未接
▲電源插座無電
▲保險絲燒壞
▲電源線損壞
◆接上插頭
◆更換電源插座
◆更換保險絲
◆更換電源線
馬達出異音

▲電源電壓過低或欠相位
▲水泵被冰封或卡死

▲噴槍板機未扣下
◆檢查供電
◆ 如機器被放置在低於零下溫度處，先為機器化
冰後再開機。如還是有異音，請與ALTO服務部門聯繫安排維修服務。如機器未被放置在低於零下溫度處，請與ALTO服務部門聯繫安排維修服務
◆ 開機，扣噴槍板機
機器啟動後再停機

▲ 保險絲燒斷
▲ 過載保護開關跳脫
▲ 電源電壓有誤
▲ 馬達過熱

▲ 機器在待機狀態
◆ 更換保險絲
◆ 將過載保護開關歸位，把同線路上其它機器關
掉檢查、確認機器是否接對電源電壓
◆ 停止工作，讓馬達降溫。此時不可
扣噴槍板機。如馬達時常過溫，請與ALTO服務部門聯繫安排維修服務
◆扣下噴槍板機恢復工作
過載保護開關跳脫

▲過載保護開關安培太小

◆ 將機器連接到比機器所需安培數大的過載保
護器上
◆ 不要使用電源延長線
機器起伏震動

▲ 機器裡有空氣
▲ 供水不足

▲ 噴嘴局部阻塞
▲ 進水口過濾網阻塞
▲ 供水管被凹摺
▲ 高壓管過長
◆ 扣住噴槍板機直到機器內所有空氣排出
◆ 檢查、確認供水超出機器最大出水量。注意!
不可使用又細又長的供水管
◆ 清除噴嘴阻塞物
◆ 清除過濾網阻塞物
◆ 拉直供水管
◆ 取下高壓延長水管後再試機器
機器自動啟動/停止
▲水泵/高壓管路漏水
◆請與ALTO服務部門聯繫安排維修服務
機器啟動但不出水

▲ 水泵或水管被冰封
▲ 未供水
▲ 進水口過濾網阻塞
▲ 噴嘴阻塞
◆ 將機器至於溫暖處等退冰
◆ 供水
◆ 清除過濾網阻塞物
◆ 清除噴嘴阻塞物

如果發生的故障不在以上所提供的範圍內，請與ALTO服務部聯繫。

7. 技術資料

型 號

C170E
C200E
工作壓力
bar
170
200
水量 低/高 壓
l/h
912
990
電 壓 / 相 數
V / Φ
220 / 3相
220 / 3相
供電頻率
Hz
60
60
馬達功率
KW / Hp
4.4 / 6.0
5.5 / 7.5
最高容許供水溫度
℃
60
60
最高供水壓力
bar
10
10
尺 寸
L x W x H (mm)
720 x 480 x 900
720 x 480 x 900
機身重量
Kg
46
56
水泵潤滑油量
l
0.75
0.75

附件1：單管雙頭噴槍

因不同工作需要而需更換噴槍時，此噴槍是最佳選擇。一個噴頭上有兩個不同規格的噴嘴。
1. 需用右邊噴嘴時，放掉噴槍板機，將噴頭向左轉，讓噴頭中的鋼珠擋住左側噴嘴，扣下板機，只有右邊出水。
2. 將噴頭向右轉，擋住右邊的噴嘴，只有左邊出水。
3. 鋼珠在兩噴嘴中間時，雙邊低壓出水。

CHASE
先邁股份
新北市新店區中正路493號7樓
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維護中心：[phone]
高 雄：[phone]

目前高压变频器的特性论述
目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作为用户都希望能选择实用而具有良好性价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高压变频器的方案、产品和售后服务，否则会出现应用不理想，投资损失大。不同高压变频器的电路拓扑方案具有不同的技术水平。技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术水平，质量价位从3000元到数万元之差。为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。
1 高压变频器的概念
　　按国际惯例和我国 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”。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。高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别：
　　变频器其主要功能特点为逆变电路。根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。前者在直流供电输入端并联有大电容，一方面可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源；另一方面也为来自逆变器侧的无功电流提供导通路径。因此，称之为电压型逆变电路。
　　在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。电路中串联的电感一方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。电流型变频器是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。
2 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别
（1）直流回路的滤波环节。电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。电流型逆变器的直流滤波环节主要采用大电感，相当于恒流源。
（2）输出波形。电压型逆变器输出的电压波形是SPWM高频矩形载波，输出的电流波形在感性负载时近似于正弦波，含有部份的高次谐波分量，输入采用简易滤波，便可满足 潜波含量标准。电流型变换器输出的电流波形是一个交变矩形波，其输出的电压波形接近正弦波，含有丰富的高次谐波分量，电机易发高热，一般使用时都要选用进口的特制电动机。输入谐波含量极高，须采用巨大，笨重的滤波器，方能使用。
（3）四象限运行。电流型逆变器由于在其直流供电侧串联大电感，在维持电流方向不变的情况下，可控硅整流桥可改变电压极性，所以很容易使逆变器运行在整流状态，从而使整流桥处于逆变状态，实现四象限运行。电压型高压变频器只有二电平采用IGBT整流回馈，可四象限运行。
（4）动态性能。电流型逆变器有大电感，电流动态响应较困难，需求动态力矩跟不上，特性软；电压型逆变器可以用电流反馈环控制，响应速度快，适应现代控制理论：高级的佳灵直接速度控制、富士矢量控制，ABB直接转矩控制，次之的空间电压矢量控制和转差优化F/U控制。在速度开环的条件下，可高速、高精度地实现对电机的磁通力矩控制，使电机特性可柔、可刚；动态性能尤好。
（5）过流及短路保护是高压变频器关键的保护功能。电流型逆变器因回路中串有大电感，能抑制短路等故障时电流的上升率，故电流型逆变器的过流和短路保护容易实现，而一般的电压型逆变器则较为困难，只有二电平电压型高压变频器设有直流电感，可抑制di/dt的上升速率，易实现过流保护和短路保护。
（6）对开关管的要求。电压型逆变器中的开关管要求关断时间短，但耐压较低；而电流型逆变器中的开关管对关断时间无严格要求，但耐压要求相对较高。
（7）采用电流型逆变器需加两个电感，并且开关管截止时所承受的电压比电压型高的多。目前只有AB公司有该技术方案的产品。
从上述区别中表明电压型高压变频器比电流型高压变频器更具应用前景。
3 四种电压型高压变频器的拓扑方式的特点
3.1 目前电压型高压变频器实现高压的拓扑方式
近年来，随着电力电子技术应用的发展需要，促使电力电子器件快速发展；反过来，一代新器件或一项新技术一旦克服了老器件的某些缺点，就会推动包括变频器在内的电力电子应用装置出现革命性的变化。
IGBT在90年代迅速发展，绝缘性、模块化与其工作频率可达20kHz，使变频器进入“静音”时代。它没有2次击穿的困扰，在380V、660V异步电动机变频调速的使用效果，被社会广泛接受，使得低电压变频器的发展，在目前进入大发展的全盛时期。
(源自：)
在电压为1140V～3-10KV的高压电动机变频调速中，IGBT模块的工作电压己远远跟不上使用要求。由于IGBT元件目前IGBT作到3.3kV，IGCT作到4.5kV，但也不能满足直接使用的电压等级。又其性能差价格高昂，制造产品昂贵。由于IGBT元件串联后将出现的一些世界级技术难题，在高开关频率下的多环节动态dv/dt高峰值，线路电感、引线电感、母板技术、串联同步控制、动态均压等等，都使产品出现崩溃性的难点，被国内外业内研发专家列为研发的禁区。高压变频器究竟用什么器件，成为世界业内电气设计的研究创造的热门。因此，高压变频器在不同的历史时期，就有不同的技术与技术产品出现：
A类：风机、水泵专用高压变频器。驱动对象：高压交流异步电动机风机、水泵专用（要求不高的平方转矩和对动态控制要求不高的工况）
（1）高-低-高方式，采用降压变压器 低压变频器 特殊升压变压器 电机；
（2）12脉冲变压器 整流 IGBT三电平两电位重叠间接高压方式；
（3）曲拆多脉冲变压器 整流 IGBT单元串联多电位重叠间接高压方式；
注：间接—指在变频器变流环节中，存在利用了变压器来进行电压变换的过程。
B类：通用高压变频器。驱动对象：高压交流异步电动机；高压交流同步电动机。负载通用类：（既可适用风机、水泵，也可使用于全程快速高转矩控制和四象限运行的各种机械传动控制。）
（4）直接整流 IGBT元件串联直接高压方式；
3.2 高-低-高方式
电压变换方式：降压变压器（R1） 低压变频器（R2） 升压变压器（R3） 电机（R4）。
系统等效阻抗R=R1+R2+R3+R4
输出变压器需特殊制造，成本高，功率因数低，效率低，自损耗大，笨重。系统性能差，可用于一般工艺调速，不宜于调速节能的应用。
3.3 IGBT三电平两电位重叠间接高压方式（简称：三电平高压变频器）
电压变换方式：电源 降压变压器（R1） IGBT三电平逆变器（R2） 电机（R3）。
系统等效阻抗R=R1+R2+R3 （升压时加升压变压器阻抗R4）
三电平高压变频器又称“中性点箝位式”（也称NPC(Netural Point Clamped中点箝位方式)高压变频器，这是近几年才开发和推出的一种高压变频器，高压变频调速系统采用中性点箝位三电平技术。变频器主要由输入12脉冲变压器、整流器、中性点箝位回路、三电平模式逆变器、输出滤波器、控制部分等组成。
整流电路一般采用二极管，箝位采用高压快恢复二极管，逆变部分功率器件采用GTO、IGBT或IGCT。输出电压等级4.16kV。
初期便用时由于输出电压与电机工作电压不直接匹配，对6KV须将高压电机
“Y”接法改为“ ”接法。当变频器故障时，又改回去，工频运行。
目前为可在输出端增设一个自耦升压变压器，可直接用于6KV和10KV高压电机，类似高--低--高方式。目前为ABB公司和西门子公司技术方案产品。

图1 中性点箝位三电平PWM高压变频器主电路拓扑结构图
由图1可以看出，该系列变频器采用类似传统的电压型变频器结构，关键技术在对中点上、下漂动处理，空载和轻载漂动小，随负载的加重或动态变化，电容难以支撑中点位，特别是各电容的容抗不等因素，箝位中点也稳不住，箝位电压随之浮动。中点的浮动的幅度大小，将会产生输出电压的非对称性，输出谐波，波形失真，共模电压的增大变化。其表现为，若输出端在不接电抗器，直接连高压电机运行，电动机会出现剧烈抖动和高热（这是任何一种方式变频器都不会产生的现象）。为此，三电平高压变频器不管电机离的远近，都须装输出电抗器，解决电机振动大,噪音大的缺陷。而共模电压的隐患导致电机绝缘老化问题。由于三电平逆变开关模式中存在的多点死区，而需长死区时间保障开关切换就带来很高的共模电压。其缺陷是由电路特点，硬件产生的，单靠优化控制软件，只能收到微小的效果。还需同佳灵JCS型一样，增加输出共模抑制器方可有效。
三电平在输出电压较低时，实际上也相当于二电平的电压波形，其11、13、17 次谐波含量仍很高，谐波电流仍很大。若不加滤波器，还只能用供应商的专用电动机，且其输出电压只能达4200V，实际上是在后面加上了升压变压器才能达到。

1）效率极低
三电平变频器的结构简单，但二极管的增多、线路增多，况且每个IGBT的驱动波形不一致，也必将导致箝位和开关性能的不一致。 功率元件的导通和关断是由箝位二极管来保证的。箝位二极管的耐压要求高，快恢复性能好，主器件数量多，致使系统结构相对复杂，而且扩展能力有限。
2）变频器容量需增大20%，投资高
开关器件的导通负荷不一致。靠近母线的开关和靠近输出端的导通负荷不平衡，这样应导致开关器件的电流等级不同。在电路中，如果按导通负荷最严重的情况设计器件的电流等级，则每相有2*(m-2)个外层器件的电流等级过大，造成浪费。变频器输出线电压4.16kV，电机三角形接法为3.3kV，变频器输出必降压设定为3.3kV。变频器将产生无用功率为：
4.16kV—3.3kV=0.86kV
在使用选型时，变频器的容量至少需增加20%的匹配容量，而增大投资。
3）由于需星 / 三角变换装置，才能实现工频 / 变频切换
对于6kV高压电机，三电平变频器采用Ｙ/△改接的办法，将Ｙ型接法的6kV电机改为△接法。 但在进行了Ｙ/△改接后，电机的电压与电网的电压不一致，无法实现旁路功能，当变频器出现故障时，又要保证生产的正常进行，必须首先将电机改回Ｙ型接法，再投入6kV电网。为此，电机的改接必须加装Ｙ/△切换柜实现，以便实现旁路功能。
4）输出谐波含量大，需要专用变频电机。
由于三电平变频器，所固有的输出波形中含高的谐波分量，使得输出性能不良好。输出电流、电压波形见图2。低速区变频器的波形极差，基本上不能满足工况的要求。因此，在变频器的输出侧必须配置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，电动机的功率因数和效率、甚至寿命都会受到一定的影响，只有在额定工况点才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。输出电压谐波5.、7高，11次、13次谐波达到20%以上，会引起电动机谐波无功发热、转矩脉动，这对电缆和电动机都是致命的影响。因此，外商一般都力荐采用专用电动机。
3.4单元串联多重化变频器
曲拆多脉冲变压器 整流 IGBT单元串联多电位重叠间接高压方式
电压变换方式：电源 变压器（R1） 单元串联变频器（R2） 电机（R3）
系统等效阻抗R=R1+R2+R3

单元串联多重化技术高压变频器，是利用移相主变压器降压，再通过多个低压单相变频器（图3a）串联和控制器结构组成。各功率单元由一个曲拆多绕组的移相主变压器降压供电。变压器是单元串联高压变频器设备电路结构中的一个重要部件。3kV有12个功率单元，每4个功率单元串联构成一相。6kV系列有15个功率单元，每5个功率单元串联构成一相。10KV系列有21个功率单元，每7个功率单元串联构成一相。移相变压器中，变频器6kV时需要3×5个绕组，引出主接线头48根，（10KV时需3×7个绕组，引出主接线头66根，）。变压器输入端采用内部三角形，输出为外部星形的延边三角形接法，见图3。
所谓多重化技术就是每相由几个低压PWM功率单元串联组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器多级移相叠加的整流方式供电，由CPU实现控制再以光导纤维隔离驱动。输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电。通过对每个单元的PWM波形进行重组多重化。可实现输入端（变频器在高频段输出50Hz时）条件下有较低的谐波含量（输出端谐波含量高）。图（3b）为6kV变频器的主电路拓扑图，每组由5个额定电压为690V的功率单元串联，因此相电压为690V×5=3450V，所对应的线电压为6000V。每个功率单元由输入隔离变压器的15个二次绕组分别供电，15个二次绕组分成5组，每组之间存在一个12°的相位差。以中间△接法为参考(0°)，上下方各有两套分别超前（＋12°、＋24°）和滞后（－12°、－24°）的4组绕组。所需相差角度可通过变压器的不同联接组别来实现。
图3e中的每个功率单元都是由低压（IGBT）构成的三相输入，单相输出的低压PWM电压型逆变器。每个功率单元按预编程时序输出不同相位差的PWM电压为1、0、－1三种状态电平，每相5个单元成阶梯叠加，就可产生11个不同的梯度电平波形，图4为一相合成的输出正波包络电压波形。这种电压波形对电单元串联机无特殊要求，可用于普遍笼型电机。
这种多重化技术构成的高压变频器，也称为单元串联电压型变频器，采用功率单元串联双“Y”回路，采取变压器多绕组别分组分压整流单元均压，单元电平叠加，变频器输出高电压的正弦波包络阶梯电压波形。适应普通笼型电机的变频调速驱动。
多重化被称为“完美无谐波”，是外国某公司营销技术名词，以为中国人对变频技术的不了解，用输入端满载谐波含量作误导宣传，是概念混淆，偷梁换柱的说法。事实上，变频器产生的谐波应严格分为两个部分即：1、输入端谐波含量指标，指变频器对电网产生的骚扰作用。2、输出端谐波含量指标，指变频器的高频辐射和对电动机产生的运转脉动性、温升、绝缘老化、轴承疲劳的副作用。实际上人们都知道变压器本身在作隔离功能的同时将产生新的谐波源，完全正弦的工频变压器都存在的励磁谐波，那非线性整流叠加的的变压器怎能“完美无谐波”。谐波还是有的，可以说：输入端谐波含量低，符合标准。事实上《GB/T14549-93，电能质量，公用电网谐波》和GB/T12668.4高压变频器标准中的输入谐波含量指标，许多高压变频都可达标到。单元串联多重化是在输出端建立在120o方波的基础上，变频器在额定频率、额定重负载时其波形较好，谐波含量较低。在低频段或轻负载时波形畸变大，输出三相电压非对称性频摆加大，电机磁链脉动增大，电机中性点与变频器中性点出现电位差，谐波剧增。由于这种结构的变频器中存在变压器，如果电机的中性点没有接地，电机就存在共模电压。当电机的中性点接地后，共模电压仍然存在，没有消失，通过接地点转移到变压器上。让变压器来承受共模电压对绝缘的冲击和谐波热能。这就是这什么单元串联高压变频器变压器易坏的主要原因之一。变频器往往是用于低于工频下作节能运行的，这对电机寿命是极为不利的。外国某公司高压变频器在中国的初期应用中都须更换由他们生产的专用电机。也间接表明单元串联多重化变频器的输出谐波严重性。

（1）是一种单变压器高—低－高的有效方式。采用功率单元串联电压相加回路，采取变压器多绕组别分组分压整流单元均压，单元电平叠加，变频器输出高电压的阶梯电压波形，经电机定子电感滤波，相电压为正弦波（实际上就任何变频器输出波形很差，只要经电机定子电感滤波，相电压都为正弦波）。
（2）成熟技术易于组合不同电压输出的要求。由于采用功率单元串联，采用低压变频器成熟技术，由低压IGBT组成逆变单元，通过串联单元的个数适应不同的输出电压要求；
（3）功率单元模块化、标准化、单元间具有互换性。由于多功率单元具有相同的结构及参数，便于单元间具有互换性，实现冗余设计，即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能降额地可运行。
（4）实现工 / 变频切换操作简单。若考虑变频器故障后的工频运行，可增设一个简单切换装置，可方便地通过倒切开关，切换到工频运行。
（5）需制造复杂而昂贵的移相变压器。由于系统中存在着必须的移相变压器，系统效率再提高不容易实现；移相变压器中，6kV三相6绕组×3（10KV时需12绕组×3）延边三角形接法，在三相电压不平衡（实际上三相电压是不可能绝对平衡的）时，产生的内部环流，必将引起内阻的增加和电流的损耗，也相应的就造成了变压器的铜损增大。此时，再加上变压器的铁芯的固有损耗（励磁功率是为不变因数），变压器的效率就会降低。也就影响了整个系统的效率，并随负载率的降低效率更要降低。变频器系统平均效率低。如果变压器损坏，维修极复杂，费用极高。总费用至少在购价的45%左右。
（6）输入谐波重载时含量低。由于采用了必要的移相变压器，实现多组整流，间接地获得了输入端的低谐波含量指标。
（7） 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）；移相主变压器接点太多，接线复杂，系统的内阻和损耗增大，。驱动元器和连线多。相应长期使用中故障必然多，维护复杂且工作量大。
（8）输出电压波形在额定负载时尚好，低于25Hz以下畸变突出，谐波含量大增。电机从0Hz起动时振动大，电机温度高，不能快加速的原因；
（9）只能用于风机水泵的变频调速。
（10）动态特性软，响应速度慢，加速和减速时间长。
（11）不易用于含有制动工况的机械转动；不易实现能量回馈的四象限运行，且无法实现制动。
（12）装置的体积太大，重量大，安装占地面积大。
3.5 IGBT元件直接串联高压变频器（通用高压变频器）
直接整流 IGBT元件串联直接高压方式 （无内含输入变压器）在中高压领域，矛盾的焦点是自关断功率器件如IGBT的耐压问题，对3kV、6kV、10KV或更高的工作电压IGBT的耐压短期内是无法解决的，而对高速功率开关器件的串联问题是全世界公认都未解决的尖端难题。
电压变换方式：电源 IGBT元件串联直接高压器（R1） 电机（R2）。
系统等效阻抗R=R1+R2

前面已讨论多电平、多重化的优点，而现代PWM 控制技术的发展水平，产生的电压波形能基本消除低次谐波，二电平比三电平整体效果更好，与多重化相差不大，在低频段波形优于多电平和多重化。同时多电平、多重化带来的问题与直接串联比是相当多的。

直接串联二电平可以像低压变频器一样加直流制动电路或能量回馈，其动态性能也可以像低压变频器一样优越，其电路仍很简单。这对于多电平，特别是多重化并不容易。使它只能用于一些调速要求不高的场合。为此，IGBT元件直接串联高压变频器（通用高压变频器）应用了佳灵的核心DSC技术。直接速度控制（DSC）对交流传动来说是一个最优的电机控制方法，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制。不需在电动机转轴上安装脉冲编码器来反馈转子位置信号而具有精确的速度和转矩的控制技术。极其关键的是控制中不受定子温度和转子温度变化引起对电机参数变化的影响（矢量控制受定子温度影响变差，直接转矩控制受转子温度影响变差）。DSC开发出交流传动中前所未有的能力并给所有的应用提供了优秀服务。
DSC 直接速度控制，是交流传动领域电机控制方式的一次革命，它从零速开始不使用电机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。在零速度时能产生满载转矩。
在DSC中，定子磁通、转子磁场和转速被作为主要的控制变量。以滑差为误差，以转矩为调节量，以鲁棒性设计控制，确保稳定性和可靠性。高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新4万次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着变频器可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电、网压波动等动态变化做出快速响应。在DSC中不需要对电压，频率分别控制的PWM调制器。开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通矢量控制的精度。DSC静态速度控制精度为标称速度的0.1%～04%（50Hz～2Hz），它满足了绝大多数的工业应用。当要求更精确的速度调节时，可以加装脉冲编码器可选件。DSC的开环转矩阶跃上升时间小于 5毫秒，而不带速度传感器的磁通矢量控制变频器的开环转矩阶跃上升时间却多于100毫秒，与直接转矩控制同等，转矩脉动0.3%比直接转矩控制优。JL5000变频器其优良的鲁棒性，即可靠性稳定性是无与伦比的

相比较，三电平要多6 个快速二极管，五电平就更多了。多电平每个开关都要独立控制；多重化每个单元上的4 个开关器件都要独立控制，并且都存在笨重、复杂、成本高、自损大的输入变压器。IGBT元件直接串联无输入变压器组成的同一组件都只需一个开关量控制。其高效性和可靠性从原理上讲就高许多。

多重化为得到若干组不同的独立电压，变压器采用延边三角形法，很难得到三相平衡的移相电压。这必然形成环流，增大铜、铁损耗，并且负载变化不大，而数百个变压器的内外接头也将增大损耗，降低可靠性。输入变压器，降低了效率。应用变频器是为了获取节能产生经济效益为主要目的。IGBT元件直接串联高压变频器在同等工况多节能5%以上，在更高效的节能设备运用若干年后产生的效益，也是很可观的。
以2000kW 的高压变频器为例，仅变压器的自损耗一年就达360 天×24h×100KW×0.5 元/KW·h=360000 元。

IGBT直接串联高压变频器在输入端加了采用无源校正技术，这种技术能对基波进行相移补偿或抑制某些指定的谐波。具体方法是在输入端增加无源元件，以补偿滤波电容的输入电流。在输入回路中串入电感器，以限制输入电流的上升速度，延长整流管导通时间，功率因数可以提高到0.9以上。谐波都被转移到调制频率附近。使得输入端谐波含量THD指标完全符合 标准。在输出端采用了电压正弦波整形器，将高压变频器输出的PWM电压波形整形为和电网电压一样的标准正弦电压波形。无论变频器工作在高频段还是低频段和电机负载工作在重载或轻载条件中时波形都不变。并在输出端设有“抗共模技术”世界专利的共模电压治理器，成为惟有一种解决了高压EMC问题的高压变频器。其输出端谐波含量指标完全符合国际标准。

高效JCS系列高压变频器由于无输入、无输出主变压器和内含国际技术水平的高度，是在目前的高压变频器中一种无以伦比的高效、高质量性价比产品。其通用性：
用于风机、水泵变工况调速节能应用；用于位势负载应用，例如起重机，提升机，电梯、皮带机等