專利名稱：整流逆變級聯(lián)式變頻器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種基本電子電路，更為具體地講，本發(fā)明涉及一種電子變頻器，尤其是指一種整流逆變級聯(lián)式變頻器。在國際專利分類表中，本發(fā)明應分為H03大類。
背景技術(shù)：
目前，有關(guān)整流逆變變頻器的產(chǎn)品不少，也得到相當?shù)耐茝V和應用，但是現(xiàn)有技術(shù)仍有不足之處，其主要缺陷是由于現(xiàn)有控制過程經(jīng)過單元再次分配驅(qū)動信號，引起二次分配誤差和二次分配電路抗干擾技術(shù)問題。目前技術(shù)為了解決控制電源與動力電源共地問題，通常采用取用內(nèi)部動力電源經(jīng)過DC/DC變換。受到了供電電源和負載變化引起的控制電源波動的影響。經(jīng)過二次運放再次分配驅(qū)動信號，其控制誤差明顯變大；其次，由于結(jié)構(gòu)相對復雜，所使用的元件較多，成本高，體積大，耗能大，抗干擾性差，單元內(nèi)部的復雜控制部分易受到單元內(nèi)功率電子器件高電磁干擾和高溫度的影響，在轉(zhuǎn)換過程中所帶來的誤差也勢必增加，在單元內(nèi)部嚴酷的工作環(huán)境下，可靠性明顯降低；再有，對于高電壓、大功率產(chǎn)品，尚沒有完好的技術(shù)方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，提供結(jié)構(gòu)相對簡單的、可以減小在轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生誤差和具有抗干擾的、工作效率高的、高電壓、大功率的一種整流逆變級聯(lián)式變頻器。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器包括一個變壓器和三路功率單元。
所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元。
三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起作為三相電源星形Y連接的中點； 上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個輸出端。
所述的變壓器為星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器，其次級接向所述的三路九個功率單元。
所述的第一路功率單元包括第一功率單元1-1、第二功率單元1-2和第三的功率單元1-3，上述的三個功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路。
所述的第二路功率單元包括第四功率單元2-1、第五功率單元2-2和第六的功率單元2-3，上述的三個功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路。
所述的第三路功率單元包括第七功率單元3-1、第八功率單元3-2和第九的功率單元3-3，上述的三個功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路。
所述的星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級共有9個繞組。
所述的9個繞組分別依次連接第一功率單元1-1、第四功率單元2-1、第七功率單元3-1、第二功率單元1-2、第五功率單元2-2、第八功率單元 3-2、第三功率單元1-3、第六功率單元2-3、第九功率單元3-3。
所述的第一功率單元1-1至第九功率單元3-3的每個功率單元的電路均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動器部分；所述的整流器部分與所述的逆變器部分相連接；所述的驅(qū)動器部分接向所述的逆變器部分。
在所述整流器部分的輸出端附有濾波器，所述的濾波器為由第一電容C1至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器組。
所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流二極管D1、第二整流二極管D2、第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第五整流二極管D5和第六整流二極管D6。
所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4。
所述的驅(qū)動器部分包括第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動。
所述的第一整流二極管D1的陰極、第二整流二極管D2的陰極和第三整流二極管D3的陰極連接在一起并分別和所述的第一電容C1的正極、第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的漏極、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的漏極相連接。
所述的第四整流二極管D4陽極、第五整流二極管D5陽極和第六整流二極管D6的陽極連接在一起并分別和所述的第n電容Cn的負極、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的漏極、第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接。
所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的源極和第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的漏極相連接形成第一輸出端1，所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的源極和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接形成第二輸出端2。
所述的第一驅(qū)動連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的柵極， 所述的第二驅(qū)動連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的柵極， 所述的第三驅(qū)動連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的柵極， 所述的第四驅(qū)動連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的柵極。
所述的第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動的型號均為DDIGD515EI。
所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4均為3300V功率逆變元件。
由于本發(fā)明采用了上述的技術(shù)方案，所述的功率單元采用級聯(lián)式連接，為高電壓、大功率，提供了很好的技術(shù)方案。其逆變器部分的功率逆變元件一絕緣柵雙極型晶體管IGBT，分別通過光數(shù)字信號控制，不再有單元內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程，避免了轉(zhuǎn)換過程中的誤差和干擾，不但提高了調(diào)制精度和穩(wěn)定度，而且也提高了工作效率，使用該整流逆變級聯(lián)式變頻器更有利于環(huán)保和節(jié)能。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行扼要說明，其中 圖1為本發(fā)明一個實施例的接有負載時的電路方框原理圖。
圖2為本發(fā)明一個實施例的功率單元的電路原理圖。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。從附圖1中可以看到圖中所接的負載為電機M。在該實施例中，所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器包括一個變壓器和三路九個功率單元。所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元。上述三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起作為三相電源星形Y連接的中點，如附圖1所示。上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個輸出端，這三個輸出端連接電機M。所述的變壓器為星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器，其次級接向所述的三路功率單元。所述的第一路功率單元包括第一功率單元1-1、第二功率單元1-2和第三功率單元1-3，上述三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路。這里須要指出，本發(fā)明并不僅限于第一功率單元1-1、第二功率單元1-2和第三功率單元1-3這三個功率單元，根據(jù)具體情況和實際需要，所述級聯(lián)式電路的功率單元數(shù)可以適當調(diào)整，例如功率單元數(shù)可以是5個或多個。本發(fā)明所使用的絕緣柵雙極型晶體管IGBT均為3300V等級功率逆變元件，在每相3個功率單元級聯(lián)時，其相電壓為3500V-3800V，所輸出的線電壓為6000V-6600V；當每相5個功率單元級聯(lián)時，其相電壓為5800V-6300V，所輸出的線電壓為10000V-11000V。同樣，在實施實例中所述的第二路功率單元包括第四功率單元2-1、第五功率單元2-2和第六功率單元2-3，上述三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路；所述的第三路功率單元包括第七功率單元3-1、第八功率單元3-2和第九功率單元3-3，上述三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路。所述的星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級共有9個繞組。所述的9個繞組分別依次連接第一功率單元1-1、第四功率單元2-1、第七功率單元3-1、第二功率單元1-2、第五功率單元2-2、第八功率單元3-2、第三功率單元1-3、第六功率單元2-3、第九功率單元3-3。
這里順便指出如附圖1所示，所述的星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級共有9個繞組，分別移相+20°、0、-20°，這9個繞組分別連接到圖中的9個功率單元的每一個整流器部分的輸入端，結(jié)合附圖2的電路原理圖可以看得更為清楚。
從第一功率單元1-1至第九功率單元3-3，共有九個功率單元，每個功率單元的電路結(jié)構(gòu)完全一樣，均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動器三個部分。所述的整流器部分與所述的逆變器部分相連接。所述的驅(qū)動器部分接向所述的逆變器部分。
現(xiàn)結(jié)合附圖2可以進一步看到在所述整流器部分的輸出端附有濾波器，所述的濾波器為由第一電容C1至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器組。此處所公開的都是電解電容，應該指出，所述的電容是作為濾波器構(gòu)成電壓源電路而使用的，電容數(shù)量的多少可根據(jù)具體負載需要而定，只要達到濾波的目的即可。對電容容量的要求，目前所使用單個電容可達到1萬5千微法左右，因此電容的個數(shù)根據(jù)不同變頻器要求及單個電容容量的大小來確定。在本實施例中所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流二極管D1、第二整流二極管D2、第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第五整流二極管D5和第六整流二極管D6。另外，也可以看到，逆變器部分的關(guān)鍵元件為絕緣柵雙極型晶體管IGBT(insulated-gate bipolartransistor)。所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4；所述的驅(qū)動器部分包括第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動。其工作原理是所述的絕緣柵雙極型晶體管IGBT均為3300V等級功率逆變元件，借助于驅(qū)動器向逆變元件分別發(fā)出光數(shù)字信號，控制所述元件的柵極，使上述的四個絕緣柵雙極型晶體管分別以對角線的方式次序地導通，在輸出端形成PWM(pulse width modulated)-脈寬調(diào)制波。由于不存在現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程，所以避免了轉(zhuǎn)換過程中的誤差和干擾，其頻率的調(diào)節(jié)精度達到0.01Hz，型式試驗實測輸入電流諧波總量小于1％，輸出電壓諧波總量小于2.5％，屬國內(nèi)領先水平。由于其它方面均為已有技術(shù)，所以不再贅述。在圖中可以進一步看到所述的第一整流二極管D1的陰極、第二整流二極管D2的陰極和第三整流二極管D3的陰極連接在一起后并分別和第一電容C1的正極、第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的漏極、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的漏極相連接。所述的第四整流二極管D4陽極、第五整流二極管D5陽極和第六整流二極管D6的陽極連接在一起后并分別和第n電容Cn的負極、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的源極、第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的源極相連接。所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的源極和第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的漏極相連接形成第一輸出端1，所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的源極和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接形成第二輸出端2。所述的第一驅(qū)動連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT1的柵極，所述的第二驅(qū)動連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的柵極，所述的第三驅(qū)動連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的柵極，所述的第四驅(qū)動連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的柵極。
在本實施例中，所述的第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動的型號均為DDIGD515EI。當然，在必要時，也可以采用功能類似的其它型號的器件，只要完成發(fā)明目的即可。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，工藝穩(wěn)定可靠，調(diào)制精度高，抗干擾性強，有利于節(jié)能和環(huán)保，很值得推廣。
權(quán)利要求
1.一種整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器包括一個變壓器和三路功率單元；
所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元；
上述三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起作為三相電源星形Y連接的中點；
上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個輸出端；
所述的變壓器為星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器，其次級接向所述的三路功率單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的第一路功率單元包括第一功率單元(1-1)、第二功率單元(1-2)和第三的功率單元(1-3)，上述的三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路；
所述的第二路功率單元包括第四功率單元(2-1)、第五功率單元(2-2)和第六的功率單元(2-3)，上述的三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路；
所述的第三路功率單元包括第七功率單元(3-1)、第八功率單元(3-2)和第九功率單元(3-3)，上述的三個功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級聯(lián)式電路；
所述的星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級共有9個繞組；
所述的9個繞組分別依次連接所述的第一功率單元(1-1)、第四功率單元(2-1)、第七功率單元(3-1)、第二功率單元(1-2)、第五功率單元(2-2)、第八功率單元(3-2)、第三功率單元(1-3)、第六功率單元(2-3)、第九功率單元(3-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的第一功率單元(1-1)至第九功率單元(3-3)的每個功率單元的電路均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動器部分；所述的整流器部分與所述的逆變器部分相連接；所述的驅(qū)動器部分接向所述的逆變器部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
在所述整流器部分的輸出端附有濾波器，所述的濾波器為由第一電容C1至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器組。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流二極管(D1)、第二整流二極管(D2)、第三整流二極管(D3)、第四整流二極管(D4)、第五整流二極管(D5)和第六整流二極管(D6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT1)、第二絕緣柵雙極型晶體管(IGBT2)、第三絕緣柵雙極型晶體管(IGBT3)和第四絕緣柵雙極型晶體管(IGBT4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的驅(qū)動器部分包括第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5、6或7所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的第一整流二極管(D1)的陰極、第二整流二極管(D2)的陰極和第三整流二極管(D3)的陰極連接在一起并分別和所述的第一電容(C1)的正極、第一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT1)的漏極，第二絕緣柵雙極型晶體管(IGBT2)的漏極相連接；
所述的第四整流二極管(D4)陽極、第五整流二極管(D5)陽極和第六整流二極管(D6)的陽極連接在一起并分別和所述的第n電容(Cn)的負極、第三絕緣柵雙極型晶體管(IGBT3)的源極、第四絕緣柵雙極型晶體管(IGBT4)的源極相連接；
所述的第一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT1)的源極和第三絕緣柵雙極型晶體管(IGBT3)的漏極相連接形成第一輸出端1，所述的第二絕緣柵雙極型晶體管(IGBT2)的源極和第四絕緣柵雙極型晶體管(IGBT4)的漏極相連接形成第二輸出端2；
所述的第一驅(qū)動連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT1)的柵極，
所述的第二驅(qū)動連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管(IGBT3)的柵極，
所述的第三驅(qū)動連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管(IGBT2)的柵極，
所述的第四驅(qū)動連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管(IGBT4)的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的第一驅(qū)動、第二驅(qū)動、第三驅(qū)動和第四驅(qū)動的型號均為DDIGD515EI。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的整流逆變級聯(lián)式變頻器，其特征在于
所述的第一絕緣柵雙極型晶體管(IGBT1)、第二絕緣柵雙極型晶體管(IGBT2)、第三絕緣柵雙極型晶體管(IGBT3)和第四絕緣柵雙極型晶體管(IGBT4)均為3300V等級功率逆變元件。
全文摘要
一種整流逆變級聯(lián)式變頻器。該變頻器包括一個變壓器和三路功率單元。所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元。上述三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起。上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個輸出端。所述變壓器為星·三角延邊連接式變壓器，其次級接向所述的三路功率單元。每個功率單元的電路均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動器部分；所述整流器部分與逆變器部分相連接；而驅(qū)動器部分接向逆變器部分。本發(fā)明調(diào)制精度高，抗干擾性強，有利于節(jié)能和環(huán)保，值得推廣。
文檔編號H02M7/5387GK101237192SQ20081010199
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者玉 鐘, 吳曉明, 張雪峰, 吳學智, 洪 何, 徐大國, 于永慶 申請人:北京康得環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>