專利名稱：一種基于直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平變頻器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單元串聯(lián)多電平高壓變頻調(diào)速裝置，尤其涉及一種采用功率單元直流電壓可控技術(shù)的單元串聯(lián)多電平變頻器，屬于高壓變頻調(diào)速裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需求，高壓變頻技術(shù)得到快速發(fā)展。作為高壓變頻拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種，單元串聯(lián)多電平變頻器由于輸出電壓波形接近正弦波，對電網(wǎng)污染小，從而得到快速發(fā)展。此種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要解決的是功率器件絕緣柵雙極晶體管(IGBT)耐壓問題，由于IGBT的工作電壓低，雖然目前已能作到3.3 4. 5Kv，但還不能滿足直接使用的電壓等級。所以人們設(shè)計研究出在高壓變頻調(diào)速裝置中采用單元串聯(lián)多重化技術(shù)，使符合使用的、工作電壓較低的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)模塊得到應(yīng)用。6KV高壓變頻調(diào)速裝置經(jīng)過多繞組移相整流變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入單相輸出的交-直-交PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，使用二極管整流橋?qū)斎肴嘟涣麟娬?，?用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)構(gòu)建的H橋進(jìn)行逆變輸出單相交流電，相鄰的功率單元的輸出端串聯(lián)起來，形成Y形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機(jī)。功率單元之間電壓脈沖疊波使輸入到高壓電機(jī)每相的電壓波形接近正弦波，有效降低了諧波含量。但是，這種結(jié)構(gòu)的高壓變頻器功率單元的直流母線電壓在1000V左右，由于采用二極管整流所以直流母線電壓無法控制，在電動機(jī)額定工況穩(wěn)定運(yùn)行下不存在問題，但是若要輸出低電壓時，會使輸出脈沖過窄，相鄰的功率單元之間脈沖無法進(jìn)行疊波，進(jìn)而影響了輸出的波形。如圖I所示，為現(xiàn)有技術(shù)的功率單元拓?fù)洌斎雮?cè)采用由二極管Dl至D6組成的整流回路整流，得到固定幅值的直流電壓，經(jīng)由電容器C后傳輸給由絕緣柵雙極晶體管Tl至T4及其反并二極管D7至DlO組成的H橋逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能輸出。這種方式的直流電壓為固定值，不能調(diào)節(jié)，在逆變側(cè)輸出較低時只能依靠調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度，使其變窄來達(dá)到輸出電壓要求。這樣就導(dǎo)致了單元之間的脈沖無法疊波，影響了輸出的波形，如圖2所示，在IOHz時，輸出電壓由于無法疊波，諧波含量很大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平高壓變頻調(diào)速裝置的電路拓?fù)?。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平高壓變頻器電路，包括輸入側(cè)的移相變壓器及構(gòu)成三相輸出的三個功率單元組，每組功率單元組由至少兩個功率單元串聯(lián)而成，每個功率單元包括整流回路、直流母線及H橋逆變器，整流回路的前級與移相變壓器的副邊連接，整流回路的后級與直流母線的前級連接，直流母線的后級連接H橋逆變器的前級，H橋逆變器的后級作為功率單元的輸出，其特征在于，所述整流回路為晶閘管可控三相整流回路。是否只是簡單的替換？若是，可能缺乏創(chuàng)造性，建議申請實(shí)用新型。[0006]進(jìn)一步地，所述的移相變壓器為干式移相變壓器，其原邊為Y形連接，其副邊為延邊二角形接法。進(jìn)一步地，所述直流母線包括用于一次線路連接的銅排及所述整流回路及所述H橋逆變器并聯(lián)的薄膜電容器。本實(shí)用新型中整流回路中的整流器件采用晶閘管，相比于二極管整流器無法控制輸出的直流電壓，晶閘管整流輸出的直流電壓可以控制。本實(shí)用新型可以通過調(diào)節(jié)直流母線電壓的大小，而不是調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度來實(shí)現(xiàn)較低的輸出電壓，在低電壓范圍內(nèi)也可獲得較寬的輸出脈沖，使得各個功率單元輸出脈沖可以疊加，輸出類似正弦波的波形。同時，低直流電壓還減小了輸出側(cè)的電壓上升率，增加了系統(tǒng)可靠性。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)的功率單元拓?fù)洌?圖2為直流電壓不控時低頻段的輸出電壓波形；圖3為一種基于直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平變頻器電路；圖4為一種基于直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平變頻器的功率單元拓?fù)?；圖5為直流電壓可控時低頻段的輸出電壓波形。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例與附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。實(shí)施例如圖3所示，本實(shí)用新型提供的一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平高壓變頻器電路的每一相輸出對應(yīng)一組功率單元組，分別為A相功率單元組、B相功率單元組及C相功率單元組，每組功率單元組由5個功率單元串聯(lián)組成，A相功率單元組由功率單元Al至A5串聯(lián)而成，B相功率單元組由功率單元BI至B5串聯(lián)而成，C相功率單元組由功率單元Cl至C5串聯(lián)而成。每個功率單元的輸入側(cè)為移相變壓器，在本實(shí)例中，移相變壓器采用干式移相變壓器，其原邊為Y形連接，其副邊為延邊三角形接法。移相變壓器將網(wǎng)側(cè)的高壓降為低壓，再由功率單元將三相交流電整流成為直流電，然后將直流電逆變?yōu)樗桀l率與電壓的交流電能，在輸出側(cè)串聯(lián)得到高壓輸出。如圖4所示，每個功率單元包括由晶閘管Vl至V6組成的晶閘管可控三相整流回路，晶閘管可控三相整流回路的前級與移相變壓器的副邊連接，晶閘管可控三相整流回路的后級與直流母線的前級連接，直流母線的后級連接由絕緣柵雙極晶體管Tl至T4及其反并二極管D7至DlO組成的H橋逆變器的前級，H橋逆變器的后級作為功率單元的輸出，功率單元串聯(lián)構(gòu)成變頻器輸出。直流母線由薄膜電容器C與銅排組成。本實(shí)用新型中功率單元的輸入側(cè)采用晶閘管整流器，可根據(jù)需要對直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)變頻器輸出電壓高時，升高直流電壓，當(dāng)變頻器輸出電壓低時，降低直流電壓。這樣可以使變頻器的輸出在全范圍內(nèi)保證接近正弦波的輸出。如圖5所示，同樣在IOHz輸出條件下，由于可以疊波，輸出電壓中的諧波含量大大減少。
權(quán)利要求1.一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平高壓變頻器電路，包括輸入側(cè)的移相變壓器及構(gòu)成三相輸出的三個功率單元組，每組功率單元組由至少兩個功率單元串聯(lián)而成，每個功率單元包括整流回路、直流母線及H橋逆變器，整流回路的前級與移相變壓器的副邊連接，整流回路的后級與直流母線的前級連接，直流母線的后級連接H橋逆變器的前級，H橋逆變器的后級作為功率單元的輸出，其特征在于，所述整流回路為晶閘管可控三相整流回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平變頻器電路，其特征在于，所述的移相變壓器為干式移相變壓器，其原邊為Y形連接，其副邊為延邊三角形接法。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平變頻器，其特征在于，所述直流母線包括用于一次線路連接的銅排及與所述整流回路及所述H橋逆變器并聯(lián)的薄膜電容器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于功率單元直流電壓可控的單元串聯(lián)多電平高壓變頻器電路，包括輸入側(cè)的移相變壓器及構(gòu)成三相輸出的三個功率單元組，每組功率單元組由至少兩個功率單元串聯(lián)而成，每個功率單元包括整流回路、直流母線及H橋逆變器，整流回路的前級與移相變壓器的副邊連接，整流回路的后級與直流母線的前級連接，直流母線的后級連接H橋逆變器的前級，H橋逆變器的后級作為功率單元的輸出，其特征在于，所述整流回路為晶閘管可控三相整流回路。本實(shí)用新型對移相變壓器輸出的交流電能采用晶閘管整流，使直流母線電壓可控，這樣在變頻器工作全范圍內(nèi)都可以輸出接近正弦波的波形，減小了輸出的諧波，提高了可靠性。
文檔編號H02M5/44GK202550894SQ201220174138
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月22日
發(fā)明者俞高偉, 姚萬軍, 朱小平, 柳毅, 趙莉, 逯乾鵬 申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院, 上?？七_(dá)機(jī)電控制有限公司