專利名稱：一種混合型變流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合型變流裝置，屬于高壓開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電機變頻驅(qū)動及變 頻電源。
背景技術(shù)：
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變頻器及變頻電源廣泛應(yīng)用于交流電機驅(qū)動等許多場合，其中交交變頻技術(shù)電路簡單， 功耗低，可控硅器件成本低廉，可靠性高，得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于其輸出電流諧波大、 輸出頻率難以提高，使其應(yīng)用大多限于l/3工頻以下工作的場合，限制了其進一步推廣使用。
如圖1所示為目前典型的交交變頻器已有技術(shù)方案，通過一個隔離變壓器提供三套副邊 繞組，可控硅變流器連接方式為正、反橋并聯(lián)聯(lián)接，由變壓器副邊繞組供電，該方案電路工 作時，可控硅變流器正橋、反橋交替工作，從而輸出交流電流。該技術(shù)方案所存在的問題是， 最高輸出頻率低，網(wǎng)側(cè)輸入電流諧波含量高，功率因數(shù)低，對電網(wǎng)諧波污染嚴重， 一般需要 另加功率因數(shù)補償裝置。
中國專利01822462.8公開了另一種級聯(lián)式交交變頻，該方案通過多級串聯(lián)連接的正、反 橋，使輸出頻率得以提高，但該方案仍然存在著功率因數(shù)偏低及網(wǎng)側(cè)諧波偏高的缺點。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種混合型變流裝置，成本低，可靠性高，功率因數(shù)高，諧波含量 低，可輸出頻率高，解決了上述技術(shù)方案所存在的缺點。
本發(fā)明所設(shè)計的一種混合型變流裝置，包括一個三相輸入變壓器，其原邊繞組與電網(wǎng)輸 入聯(lián)接，其副邊繞組包含多路三相繞組，各路副邊繞組相互間電氣隔離；
本發(fā)明還包括一組或多組可控硅功率變換單元，所述每組可控硅功率變換單元包含有2 個可控硅橋式整流電路序列，所述可控硅橋式整流電路序列是由一個可控硅橋式整流電路、 或多個輸出端首尾串聯(lián)連接的可控硅橋式整流電路組成；所述可控硅橋式整流電路序列的輸 入端分別連接在所述變壓器副邊的不同三相繞組上；所述2個可控硅橋式整流電路序列中， 其中一個輸出正向電流，另一個輸出反向電流，2個可控硅橋式整流電路序列反向并聯(lián)連接， 或者串聯(lián)保護電感后反向并聯(lián)連接，從而輸出雙向電流；
本發(fā)明還包括一組或多組用于補償網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、諧波的網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元，所述 網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元是由濾波電容器以及、由可關(guān)斷半導體器件連接而成的PWM三相逆變 橋構(gòu)成；所述三相逆變橋的輸入端聯(lián)接電感后，與所述隔離變壓器副邊的三相繞組聯(lián)接。
3本發(fā)明所設(shè)計的一種混合型變流裝置，還可以是，其進一步包括一組或多組輸出側(cè)PWM 功率變換單元，所述輸出側(cè)PWM功率變換單元是由可關(guān)斷半導體器件連接而成的PWM三相逆 變橋，其兩個輸入端與所述網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元中的濾波電容器并聯(lián)聯(lián)接，其三個輸出端 與所述可控硅橋式整流電路序列的輸出端聯(lián)接。輸出側(cè)PWM功率變換單元可以進一步改善輸 出電壓電流特性。
本發(fā)明中，所述的可關(guān)斷半導體器件可以是IGBT或IGCT等功率半導體器件。
本發(fā)明所設(shè)計的一種混合型變流裝置中，所述三相輸入變壓器可以是原邊繞組為多個三 相繞組并聯(lián)連接的分裂式變壓器，也可以是副邊繞組采用移相繞法的移相變壓器，也可以同 時采用這兩種技術(shù)方案。
本發(fā)明所設(shè)計的一種混合型變流裝置，電路簡單，成本低，諧波含量低，功率因數(shù)高， 并可以輸出更高的頻率。
圖1是目前典型的交交變頻器已有技術(shù)方案原理圖。 圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明包含輸出側(cè)整流PWM功率變換單元的電路原理圖。 圖4是本發(fā)明采用可控硅橋式整流電路序列的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明采用可控硅橋式整流電路序列，并包含有輸出側(cè)整流PWM功率變換單元的
電路原理圖。 圖6是本發(fā)明加裝有保護電感的電路原理圖。 圖7是本發(fā)明采用分裂式及移相繞法的隔離變壓器原理圖。 圖8是由可控硅連接成的可控硅橋式整流電路原理圖。 圖9是由IGBT連接成的PWM三相逆變橋電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，詳細介紹本發(fā)明設(shè)計裝置的實施例及工作過程。
圖2是本發(fā)明設(shè)計的混合型變流裝置電路原理圖，其中供電輸入端1接入變壓器5，變壓 器5的副邊有多路繞組，多路副邊繞組分別連接到三組功率變換單元，每組功率變換單元包 含有正向連接的可控整流橋3及反向連接的可控整流橋2，兩個可控整流橋式電路并聯(lián)連接 后輸出，驅(qū)動電機負載4。圖中網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元6的輸入端通過電感7，與變壓器5的 副邊繞組連接，可實現(xiàn)對變壓器5原邊的功率因數(shù)及諧波的補償。
圖3是本發(fā)明包含輸出側(cè)整流PWM功率變換單元的電路原理圖。圖中輸出側(cè)整流PWM功 率變換單元8的兩個輸入端與網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元的濾波電容器連接，其三個輸出端分別
4與可控硅橋式整流電路的一個輸出端連接，從而使輸出側(cè)整流PWM功率變換單兀的輸出電壓 與可控硅橋式整流電路的輸出電壓疊加，達到調(diào)節(jié)輸出的目的。
圖4是本發(fā)明采用可控硅橋式整流電路序列的電路原理圖。圖中包含一組可控硅功率變 換單元，該可控硅功率變換單元包括兩個可控硅橋式整流電路序列，即正相可控硅橋式整流 電路序列IO，和反相可控硅橋式整流電路序列9。圖中每個可控硅橋式整流電路序列是由多 個輸出端首尾串聯(lián)連接的可控硅橋式整流電路組成，兩個序列中相同位置的可控硅橋式整流 電路的輸入端可共用同一個變壓器副邊繞組，也可以連接到不同的變壓器副邊繞組。
圖5是本發(fā)明采用可控硅橋式整流電路序列，并包含有輸出側(cè)整流PWM功率變換單元的 電路原理圖。圖中所示為包含一組可控硅功率變換單元的原理圖，正相可控硅橋式整流電路 序列和反相可控硅橋式整流電路序列的首尾端并聯(lián)聯(lián)接，其中一端與輸出側(cè)整流PWM功率變 換單元的輸出連接。
圖6是本發(fā)明加裝有保護電感的電路原理圖。當兩個正反連接的可控硅整流橋電路發(fā)生 短路時，保護電感11可限制其短路電流，使之不超過某一數(shù)值。
圖7是本發(fā)明采用分裂式移相繞法的隔離變壓器原理圖，圖中變壓器包含有多組原邊繞 組12，連接為并聯(lián)接法，多路副邊繞組13采用延邊三角形方法實現(xiàn)移相，不同副邊繞組可 以設(shè)計成不同的移相角。
圖8是由可控硅連接成的可控硅橋式整流電路原理圖。圖中包含有6個可控硅，連接成 一個三相可控全橋電路。
圖9是由IGBT連接成的PWM三相逆變橋電路原理圖。圖中包含有6個IGBT， IGBT內(nèi)部 并聯(lián)有反相二極管。
權(quán)利要求
1、一種混合型變流裝置，其特征在于其包括一個三相輸入變壓器，其原邊繞組與電網(wǎng)輸入聯(lián)接，其副邊繞組包含多路三相繞組，各路副邊繞組相互間電氣隔離；一組或多組可控硅功率變換單元，所述每組可控硅功率變換單元包含有2個可控硅橋式整流電路序列，所述可控硅橋式整流電路序列是由一個可控硅橋式整流電路、或多個輸出端首尾串聯(lián)連接的可控硅橋式整流電路組成；所述可控硅橋式整流電路序列的輸入端分別連接在所述變壓器副邊的不同三相繞組上；所述2個可控硅橋式整流電路序列中，其中一個輸出正向電流，另一個輸出反向電流，2個可控硅橋式整流電路序列反向并聯(lián)連接，或者串聯(lián)保護電感后反向并聯(lián)連接，從而輸出雙向電流；一組或多組用于補償網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、諧波的網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元，所述網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元是由濾波電容器以及、由可關(guān)斷半導體器件連接而成的PWM三相逆變橋構(gòu)成；所述三相逆變橋的輸入端聯(lián)接電感后，與所述隔離變壓器副邊的三相繞組聯(lián)接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合型變流裝置，其特征在于其進一步包括一組或多組輸出 側(cè)PWM功率變換單元，所述輸出側(cè)PWM功率變換單元是由可關(guān)斷半導體器件連接而成的 PWM三相逆變橋，其兩個輸入端與所述網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元中的濾波電容器并聯(lián)聯(lián)接， 其三個輸出端與所述可控硅橋式整流電路序列的輸出端聯(lián)接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合型變流裝置，其特征在于所述的可關(guān)斷半導體器件可 以是IGBT或IGCT。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合型變流裝置，其特征在于所述的可關(guān)斷半導體器件可 以是IGBT或IGCT。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一個所述的一種混合型變流裝置，其特征在于所述的三相輸 入變壓器是原邊繞組為多個三相繞組并聯(lián)連接的分裂式變壓器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一個所述的一種混合型變流裝置，其特征在于所述的三相輸入變壓器是副邊繞組采用移相繞法的移相變壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合型變流裝置。本發(fā)明的特點是，其包括一個三相輸入變壓器，其原邊繞組與電網(wǎng)輸入聯(lián)接，其副邊繞組包含多路三相繞組，各路副邊繞組相互間電氣隔離；還包括一組或多組可控硅功率變換單元，所述每組可控硅功率變換單元包含有2個可控硅橋式整流電路序列，其中一個輸出正向電流，另一個輸出反向電流，2個可控硅橋式整流電路序列反向并聯(lián)連接，而輸出雙向電流；還包括一組或多組用于補償網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)、諧波的網(wǎng)側(cè)PWM功率變換單元，由濾波電容器以及、由可關(guān)斷半導體器件連接而成。本發(fā)明所設(shè)計的一種混合型變流裝置，電路簡單，成本低，諧波含量低，功率因數(shù)高，并可以輸出更高的頻率。
文檔編號H02M5/257GK101459385SQ20081009456
公開日2009年6月17日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者張東勝 申請人:張東勝