主回路結(jié)構(gòu)
        ES9000系列高壓變頻節(jié)能寶采用多單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，主回路主要由多繞組供電變壓器和數(shù)個逆變單元構(gòu)成。多繞組供電變壓器為每個逆變單元單獨(dú)供電，并實(shí)現(xiàn)單元之間的供電電源隔離和與電網(wǎng)之間的隔離。逆變單元是核心功率部件，其開關(guān)器件為IGBT。通過功率單元串聯(lián)和疊波升壓等技術(shù)措施，將多個低壓變頻輸出的電壓源直接串聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)高壓變頻輸出。典型的主回路結(jié)構(gòu)如下圖所示。

        功率單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，輸入電源端R、S、T接變壓器二次線圈的三相低壓輸出，三相二極管全波整流為直流環(huán)節(jié)電容充電，電容上的電壓提供給由IGBT組成的單相H形橋式逆變電路。
功率單元通過光纖接收信號，采用空間矢量正弦波脈寬調(diào)制(PWM)方式，控制Q1～Q4、4個IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出單相脈寬調(diào)制波形。每個單元僅有三種可能的輸出電壓狀態(tài)，當(dāng)Q1和Q4導(dǎo)通時，U1和U2的輸出電壓狀態(tài)為1；當(dāng)Q2和Q3導(dǎo)通時，U1和U2的輸出電壓狀態(tài)為-1；當(dāng)Q1和Q2或者Q3和Q4導(dǎo)通時，U1和U2的輸出電壓狀態(tài)為零。
        功率單元具有旁路功能。當(dāng)某個單元發(fā)生熔斷器故障、過熱、過壓和IGBT故障而不能繼續(xù)工作時，該單元及其另外兩相對應(yīng)位置上的單元將自動旁路，此時Q1～Q4封鎖輸出，可控硅K導(dǎo)通，以保證ES9000連續(xù)工作，并發(fā)出旁路告警。
        小功率ES9000的單元旁路器件采用接觸器，大功率ES9000的單元旁路器件采用二極管、可控硅組件。

輸入側(cè)移相變壓器供電原理
         ES9000高壓變頻節(jié)能寶的輸入側(cè)配置有多繞組隔離變壓器，變壓器的副邊有多個相互隔離的三相繞組，每三個三相繞組組成一個同相位組，向三個單元獨(dú)立供電，形成6脈沖整流輸入。6KV等級的ES9000有6個同相位組，6個同相位組構(gòu)成36脈沖輸入；10KV等級的ES9000有9個同相位組， 9個同相位組構(gòu)成54脈沖輸入；
         ES9000的多脈沖輸入特性使其具有良好的電網(wǎng)側(cè)性能指標(biāo)，其輸入波形接近完美正弦波，完全滿足IEEE519-1992和GB/T14549-2002標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且能保證接近于1.0的輸入功率因數(shù)。

輸出側(cè)單元疊加逆變原理
        ES9000高壓變頻節(jié)能寶的輸出電壓是由多個三相輸入、單相輸出的低壓功率單元逆變電壓串聯(lián)而成。如下圖所示，數(shù)個逆變單元分成三組，每組單元數(shù)相同，組之間的電壓相位差為120度，將三組單元的輸出 Y 接，即可得到驅(qū)動電機(jī)所需的可變壓變頻三相高壓電源。

        每個逆變單元都標(biāo)準(zhǔn)配置有輸出旁路裝置，當(dāng)某個單元出現(xiàn)故障時，可停止其工作并將其輸出旁路(即單元旁路)，同時主動停止另外二相上與之對應(yīng)的單元的工作并將它們旁路，這樣，盡管三相輸出電壓有所下降，但可達(dá)到三相平衡，系統(tǒng)可以維持降額運(yùn)行，不停機(jī)。
每相有一個單元旁路稱為1級旁路，每相有二個單元同時旁路稱為2級旁路。單元旁路后，允許的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性和實(shí)際轉(zhuǎn)矩大小有關(guān)。

        每個逆變單元的輸出都是PWM調(diào)制正弦波，單元串聯(lián)采用了多重化技術(shù)，即每相上的n個單元輸出電壓幅值和頻率都是相同的，但其相位卻相差一定角度(時間上相差1/n個開關(guān)周期)。這樣，n個單元串聯(lián)形成的相電壓波形就具有(2n+1)個電平，使波形中的諧波含量大大降低，幾乎接近于完美的正弦波。下圖是3單元串聯(lián)時的相電壓疊加波形和實(shí)測的負(fù)載電壓、電流波形。

        多重化正弦波PWM輸出。6kV裝置輸出相電壓13電平，輸出線電壓25電平；10kV裝置輸出相電壓19電平，輸出線電壓37電平；dv/dt小，輸出電壓、輸出電流波形接近完美正弦波，對所驅(qū)動的電機(jī)無特殊要求，可以驅(qū)動普通國產(chǎn)電動機(jī)。
        輸入輸出電纜可采用普通電力電纜，輸出電纜長度可達(dá)1000米，如需更長的輸出電纜長度，在訂貨時需提出要求。
        輸出電壓、電流諧波含量小，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動小，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行噪聲低。

外部接口
         ES9000高壓變頻節(jié)能寶控制系統(tǒng)由主控板、接口控制板、觸摸屏人機(jī)界面組成，各部分之間的接線示意如下圖所示。

        現(xiàn)場的I/0信號可以通過內(nèi)置的接口控制板進(jìn)行邏輯和運(yùn)算處理，增強(qiáng)現(xiàn)場應(yīng)用的靈活性。接口控制板有14個DI輸入(干節(jié)點(diǎn))、10個DO輸出(干節(jié)點(diǎn)，250VAC/1A)、4路AI輸入(2路0-5V，2路4-20mA)、3路AO輸出(每路可選0-10V或4-20mA輸出形式)，其中，14個DI輸入功能在具體的應(yīng)用宏中定義，可根據(jù)用戶自己選定的應(yīng)用宏來使用；10個DO輸出是可編程的，功能由用戶自己定義和修改；
        接口控制板有處理 4 路模擬量輸入和 3 路模擬量輸出的能力，模擬量輸入用于處理來自現(xiàn)場的流量、壓力、溫度、液位等模擬信號或參數(shù)設(shè)定信號；模擬輸出量可以自由編程，可代表頻率、電流、電壓等電參數(shù)以及壓力、流量、溫度、閥門開度等工況參數(shù)。同時，接口控制板還可以完成 PID閉環(huán)控制功能和其它現(xiàn)場應(yīng)用功能。
        接口控制板還提供1路RS-485通訊接口，用于與上位機(jī)或外圍控制系統(tǒng)的通訊，遵循MODBUS通訊協(xié)議。另提供PROFIBUS-DP、以太網(wǎng)等通訊接口可選件，還可提供上位機(jī)監(jiān)控軟件和基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件等可選客戶端軟件。