1 引言
随着电力电子技术的飞速发展和高压变频器技术的深入研究，高压大功率变频器被日益广泛地应用于压缩机、水泵、风机等大功率机械设备的驱动系统中，高压大功率变频器以其优越的性能和良好的节电效果，使其越来越受青睐，显示出了其方兴未艾的市场前景。但当前的高压大功率变频器仍存在许多不足之处，特别是在预充电技术上，还有待于进一步的改进，才能使高压大功率变频器的性能和使用效果变得更好。
2 当前高压大功率变频器在预充电技术中存在的不足
2.1 整流移相变压器中存在的不足
当前高压大功率变频器在上电控制时，一般在整流移相变压器中不设低压预充电电路，因此在高压电路部分必须设置开关器件和限流元件，从而使上电过程变得复杂化，而且会频繁地受到上电的冲击电流，使高压大功率变频器非常容易产生故障，这样就大大降低了系统的可靠性。
2.2 功率单元中存在的不足
由于高压大功率变频器在每次开机运行时，需要先建立直流母线电压。而一般的高压大功率变频器都为级联型，其每相电压都是由多个功率单元串联输出而构成，然而每个独立单元同时又包含多个电容，因此系统在上电时，对巨大的输入冲击电流进行有效地抑制是非常必要的。此时就更迫切地需要一种具有良好性能的预充电电路来减小存在的冲击电流，使其对本系统和电网的冲击降低到一个合理的范围，从而提高系统的可靠性，同时减小对电网的干扰。
当前级联型高压大功率变频器主要是由功率电阻和继电器构成的较为传统的预充电电路，如图1所示。其存在的问题在于：高压型的继电器的成本较高、体积较大、动作时会产生较大噪音以及机械触点容易接触不良；同时，也易发生由于不能准确切除限流电阻而引起火灾的危险，以至于影响了整个系统的可靠性和安全性。
3 新型高压大功率变频器的设计
3.1 新系统整体设计框图
其新系统整体设计框图如图2所示，新型高压大功率变频器由新型整流移相变压器、具有新型预充电电路的功率单元、控制单元、输入单元、显示器、输出单元、远程通讯单元和保护单元组成。
3.2 新型整流移相变压器的设计
为了解决当前整流移相变压器中存在的不足，本文对其做了如下改进：如图3所示，在新型整流移相变压器中除了原有的高压绕组a、b、c和高压接触器外，新增加了一组低压线圈a、b、c，且低压线圈与低压接触器和串联限流元件l1、l2、l3组成预充电电路。
3.3 对功率单元的改进设计
由于单纯地对整流移相变压器进行改进，变频器的整体预充电效果还不是最佳，这在于利用整流移相变压器的固有漏感来抑制各功率单元的上电冲击电流时，其高压大功率移相变压器的漏感很难精确计算和调节，这样将造成在实际应用时，很难达到对冲击电流有效抑制的效果。对此为了能更好地预充电，还需要对其功率单元进行改进设计。
为此，本文针对当前功率单元中存在的不足，对其做了如下改进：如图4所示，将当前采用的二极管整流桥改造为三相半控桥式整流电路，同时在输入端增加输入过压吸收电路，中间段设计了平波电感l，高频电容c1和直流母线电容c2。
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