專利名稱：基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能量回饋的串聯(lián)型高 壓變頻器。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器作為電力電子技術(shù)發(fā)展的主要成果之一， 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域如冶金、石化、礦山、電力等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，并 發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
目前，市場(chǎng)上的功率單元串聯(lián)型高壓變頻器屬于單象限變頻器，僅能用到 風(fēng)機(jī)類、泵類負(fù)載上，由于這種變頻器采用二極管作整流器件，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于 發(fā)電狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生的電能會(huì)積聚到變頻器的直流母線上產(chǎn)生泵升電壓，該電壓 如不能妥善處理將會(huì)對(duì)變頻器的安全運(yùn)行產(chǎn)生非常不利的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞 變頻器。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、且能滿足功率單元串聯(lián)型高壓變 頻器四象限運(yùn)行要求的基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案-
一種基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置，它包括控制電路、 整流電路、直流中間電路和逆變電路，在所述的三相橋式整流電路中，在每個(gè)
功率單元的進(jìn)線電源側(cè)的IGBT或每個(gè)二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管，構(gòu) 成三相PWM整流器；在所述的逆變電路中，在每個(gè)IGBT或二極管上分別并聯(lián)一 個(gè)大功率晶體管，構(gòu)成單相H型橋式電路。
大功率晶體管為IGBT器件，由6只IGBT器件構(gòu)成三相P麗整流和回饋電路。
大功率晶體管為HVIGBT器件。
采用上述技術(shù)方案的功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置，以最簡(jiǎn) 潔的主回路解決了功率單元串聯(lián)型高壓變頻器發(fā)電運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生在直流母線上的 電壓泵升問(wèn)題，滿足了功率單元串聯(lián)型高壓變頻器四象限運(yùn)行的要求，具有很 好的節(jié)能效果。


圖1為功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2為功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的功率單元原理圖。
具體實(shí)施方式

圖1是功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。功率單元串聯(lián)型 高壓變頻器的主回路主要包括輸入電源、移相變壓器，功率單元、控制器等。 高壓交流電經(jīng)移相變壓器降壓、移相后，分別給各個(gè)功率單元A1， A2， A3， A4， A5， A6， Bl， B2， B3， B4， B5， B6， Cl， C2, C3， C4， C5， C6提供三相電源， 各個(gè)功率單元Al， A2， A3， A4， A5， A6, Bl， B2， B3， B4， B5， B6， Cl， C2， C3， C4， C5， C6的輸出電壓經(jīng)過(guò)串聯(lián)疊波后形成三相正弦波，向電動(dòng)機(jī)供電。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流信號(hào)送到控制器后，經(jīng)控制器處理，然后輸出控制信號(hào)控 制功率單元中的P麗整流器的通斷。
圖2為功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的功率單元原理圖，它包括控制電路、 整流電路、直流中間電路和逆變電路，在三相橋式整流電路中，在每個(gè)功率單 元的進(jìn)線電源側(cè)的每個(gè)二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管Dll， D12， D13， D14， D15， D16，構(gòu)成三相P麗整流器；在逆變電路中，在每個(gè)二極管上分別并聯(lián)一 個(gè)大功率晶體管Q1， Q2， Q3， Q4，構(gòu)成單相H型橋式電路。
在三相橋式整流電路中，也可以在每個(gè)功率單元的進(jìn)線電源側(cè)的每個(gè)IGBT 上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管，構(gòu)成三相PWM整流器；在逆變電路中，也可以 在每個(gè)IGBT上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管，構(gòu)成單相H型橋式電路。
大功率晶體管為IGBT器件，由6只IGBT器件構(gòu)成三相P麗整流和回饋電 路。。同時(shí)大功率晶體管還可為其它適當(dāng)?shù)拇蠊β示w管，如大功率晶體管為 HVIGBT器件，即耐高壓絕緣柵雙極晶體管。
具體地說(shuō)，移相變壓器的二次側(cè)分別通過(guò)濾波電抗器，接到各個(gè)功率單元 Al， A2, A3， A4， A5， A6， Bl， B2， B3， B4， B5， B6， Cl， C2， C3， C4， C5， C6，輸入側(cè)是由6個(gè)IGBT器件D11， D12， D13， D14， D15， D16,按照三相橋式 電路連接構(gòu)成的三相PWM整流器，中間是由電容構(gòu)成的直流充電部分，輸出側(cè) 是由4個(gè)IGBT器件Q1， Q2, Q3， Q4，構(gòu)成的單相H型橋式逆變電路。高壓變頻 器中有一個(gè)控制器，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流信號(hào)送到控制器后，經(jīng)控制器處理， 然后輸出控制信號(hào)控制功率單元中的PWM整流器的通斷。通過(guò)控制進(jìn)線電源側(cè) PWM整流器中IGBT器件的開通和關(guān)斷，使整流電路既能工作在整流狀態(tài)也能工 作在逆變狀態(tài)，確保實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)控制三相P麗整流器的6個(gè)IGBT器件Dl 1 ， D12， D13， D14， D15， D16，的開通和關(guān)斷，使功率單元處于整流工作狀態(tài)，輸 入的交流電經(jīng)P麗整流器后變成直流電，然后加到直流充電部分的直流母線上，
各個(gè)功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊波后形成三相正弦波，用來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓電動(dòng)機(jī)。 此時(shí)電能由電網(wǎng)經(jīng)高壓變頻器加到電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第一、第三象限，高 壓變頻器工作在整流狀態(tài)。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生的能量通過(guò)單相H 型橋式逆變電路回饋到直流母線。當(dāng)直流母線電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，通過(guò)控制P麗 整流器中6個(gè)IGBT Dll， D12， D13， D14， D15, D16的開通和關(guān)斷使功率單元 工作在逆變狀態(tài)，同時(shí)控制逆變輸出電壓的相位和幅值，確保在與電網(wǎng)電壓同 相位的條件下可以將能量回饋到電網(wǎng)中。電動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生的能量經(jīng)單相H 型橋式逆變電路、直流母線以及工作在逆變狀態(tài)的P麗整流器和濾波電抗器流 向電網(wǎng)，此時(shí)電能由電動(dòng)機(jī)經(jīng)高壓變頻器流向電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第二、第四 象限，變頻器工作在逆變狀態(tài)。
權(quán)利要求1、一種基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置，它包括控制電路、整流電路、直流中間電路和逆變電路，其特征在于在所述的三相橋式整流電路中，在每個(gè)功率單元的進(jìn)線電源側(cè)的IGBT或每個(gè)二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管(D11，D12，D13，D14，D15，D16)，構(gòu)成三相PWM整流器；在所述的逆變電路中，在每個(gè)IGBT或二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管(Q1，Q2，Q3，Q4)，構(gòu)成單相H型橋式電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置， 其特征在于所述的大功率晶體管為IGBT器件，由6只IGBT器件構(gòu)成三相PWM 整流和回饋電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置， 其特征在于所述的大功率晶體管為HVIGBT器件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置，它包括控制電路、整流電路、直流中間電路和逆變電路，其特征在于在所述的三相橋式整流電路中，在每個(gè)功率單元的進(jìn)線電源側(cè)的IGBT或每個(gè)二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管，構(gòu)成三相PWM整流器；在所述的逆變電路中，在每個(gè)IGBT或二極管上分別并聯(lián)一個(gè)大功率晶體管，構(gòu)成單相H型橋式電路。采用上述技術(shù)方案的功率單元串聯(lián)型高壓變頻器的能量回饋裝置，以最簡(jiǎn)潔的主回路解決了功率單元串聯(lián)型高壓變頻器發(fā)電運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生在直流母線上的電壓泵升問(wèn)題，滿足了功率單元串聯(lián)型高壓變頻器四象限運(yùn)行的要求，具有很好的節(jié)能效果。
文檔編號(hào)H02M5/44GK201207618SQ20082006933
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日
發(fā)明者劉東耀, 宋青東, 皓 張, 張福貴, 輝 趙, 趙廷釗, 趙禧林 申請(qǐng)人:焦作市明株自動(dòng)化工程有限責(zé)任公司