功率单元柜为成套装置的核心部分，也是电机定子大功率变频电源的产生模块。功率单元柜主要由功率单元箱（图1中A1～An,B1～Bn，C1～Cn）并辅以控制构成。
2.1.1功率单元箱
功率单元箱的电气原理见图2所示，每个功率单元由外部输入三相电源A/B/C供电，经内部整流滤波后逆变成单相电压U/V输出。整流由三相不控整流完成，滤波环节电容采用软充电技术可有效防止对充电电流对电容损害。逆变部分采用当代最先进的IGBT功率器件，控制方法采用SPWM逆变控制技术，功率单元的输出波形见图3所示。
ZINVERT功率单元柜内各功率单元箱的原理与结构完全相同，通用性强，因此可相互替换。功率单元内各器件的工作状态及相应的参数都有监控和保护，IGBT的逆变控制指令和所有的监控参数可通过一对光纤送至控制器，由于采用光纤传送数据，因此也大大提高了装置的抗干扰性。尤其重要的是：ZINVERT每个功率单元箱内直流母线的电压都被实时传送至控制器，因此可在控制器操作界面上直接进行查阅，便于检修维护时的人身安全保护。
2.1.2功率单元柜高压形成
图4 高压形成原理
为了形成高压6kV或10kV电源，ZINVERT采用了功率单元堆波技术，即将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压输出（如图4所示），此方法类似于干电池叠加，通过若干个功率单元的叠加可产生所需要的相电压数值。此种高压的形成原理实际是将标准交流波形进行阶梯化等效，波形上阶梯数越多输出的谐波就越小，阶梯数的个数取决于每相串联的功率单元个数。
图5 输出电压波形
由于各功率单元的输出电压波形在叠加前已经过移相处理，因此叠加后的输出波形质量好（见图5），不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动等特点，不必加装输出滤波器就可以用于普通异步电动机。并且电压的跳变仅为单个功率单元直流电压值，因此dv/dt小，对电机无伤害，可直接适应于普通异步电动机的节能改造。
2.2移相变压器柜
图6 移相变压器柜
图6中移相变压器柜主要为各功率单元箱提供独立的三相交流50Hz电源，该移相变压器具有多个独立的二次绕组直接与各功率单元相连，通过它绕组的移相，还可以显著减小输入电流中的谐波。
2.3产品组成与结构
ZINVERT型智能高压变频调速系统依电机额定电压的不同，功率单元柜每相所串联的个数也不同，如图7所示。
对于3kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由3～4个功率单元串联叠加而成；
对于6kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由6～8个功率单元串联叠加而成；
对于10kV电压等级ZINVERT调速装置，每相由9个功率单元串联叠加而成；
图7 不同电压等级ZINVERT功率单元的连接形式
3、ZINVERT系列智能高压变频调速系统产品功能介绍
3.1频率设定
ZINVERT系列智能高压变频调速系统内核控制由电机控制专用双DSP完成，装置在现场运行时其运行频率设定方式有多种方式。主要的频率控制方式包括：LCD面板按键设定、远方操作盘、计算机后台通信或DCS等智能接口设定、外部4～20mA或0～10V模拟信号输入给定、开关量频率升降给定等多种给定方式可选，可视现场具体情况选用。远方控制信号断线时系统给出报警，并维持在断线前的运行频率。
3.2运行方式
闭环控制：检测回路获得被控制量（流量、压力等）的实际值，与设定值比较，得到偏差信号。偏差信号经过PID调节来控制频率控制信号，调节电机转速达到被控制量的调节，使之与设定值一致。
开环控制：选择开环控制，频率控制信号由1中所述方式给定，按照设定曲线控制电机运行。
3.3断电恢复再启动功能
电网瞬时停电并在短时间内（允许等待时间0.1秒～30秒，更长的等待时间可由用户定制）恢复后，ZINVERT智能高压变频调速系统能在0.2～1.0秒内自动搜索电机转速，实现无冲击再启动至设定转速，无需等到电机完全停止后再启动，保证负载的连续稳定运行。对于电源不稳或波动较大的用户场合，此功能可保证用户工艺生产不停止，运行人员也无需对装置进行任何操作。
断电恢复再启录波图
3.4旁路功能
ZINVERT成套装置具有两种旁路功能设置，通过这两种旁路功能的利用，可大大提高产品的运行可靠性，能最大程度的保证用户生产工艺不受影响：
功率单元自动旁路功能：ZINVERT成套装置每相高压逆变输出由各功率单元箱的输出移相串联叠加而形成，无单元旁路功能的情况下某个单元模块的故障会导致整机停运。但ZINVERT智能型高压变频调速系统各功率单元设置有完善的自动旁路功能，当单元内部出现故障时可自动将该功率单元旁路，每相剩余功率单元继续运行，一般变频运行情况下负载无需降额运行。旁路过程中无需人为操作，由系统自动完成。
成套装置工频旁路功能：即在变频器出现故障时，可将变频器进行旁路，将电动机直接接入原电网继续运行。旁路的型式有自动旁路和手动旁路两种型式，主要的区别在于：
配置手动旁路功能者，其内部操作机构由隔离刀闸组成，当变频器出现故障时需要按照操作规程进行手动操作将变频器退出，将电机恢复至工频运行状态。
当配置了自动工频旁路后，其内部操作机构由隔离刀闸和真空接触器（或断路器）组成，隔离刀闸已预置到相应位置，仅为检修时提供高压断开点，当变频器出现故障时在系统控制器的控制下自动退出变频装置而切换至工频运行状态；当变频器检修完毕后又可以在瞬间由工频运行状态转至变频运行状态，用户的负载无需停车，不影响生产，即可实现工频转变频或是变频转工频的双向互切功能。对于重要工艺情况的负载可采用此种旁路型式。
工频旁路柜不是产品的标准配置。旁路柜的接线型式可按照用户现场具体要求定制，可以实现一拖一、一带多的功能切换的功能。
3.5单元直流电压显示与设备寿命检测功能
ZINVERT智能型高压变频调速系统采用我公司独创技术（国家专利技术），通过控制系统操作面板来查询各单元直流母线电压的功能，通过该功能，用户可以实时掌握功率单元直流母线电压值，对每个功率单元的工作状况进行了解和评估，保证电压控制的精准、系统运行信息与故障信息记录的内容丰富，定位准确；当高压电源停电后，用户可以通过查询各单元直流母线的电压来了解设备是否仍然带电，是否在安全许可的状态下，对运行和检修人员的人身安全起到了保证作用；另外，在电压源高压变频器产品中独具的电容检测功能使得用户可以通过定期对电容器的充放电功能检验电容器的使用老化情况从而预计电容器寿命，从而为设备的调试、运行、维护、充分利用设备使用寿命创造极大方便性。
