專利名稱：一種二極管箝位式三電平變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型技術(shù)涉及中壓電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種二極管箝位式三電平變頻 器。
背景技術(shù)：
目前，中點(diǎn)箝位式的中壓三電平變頻器由于其結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、輸出諧波小等 特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)的二極管箝位式三電平變頻器多采用如圖l所示的電路 結(jié)構(gòu)。其中C1、C2為直流濾波電容，并將直流電壓分成P、0、N三個電位。以A相為例，S1、 S2、 S3、 S4為4個串聯(lián)的功率開關(guān)管，多采用IGBT， dl、 d2、 d3、 d4分別為它們的體二極管。 Dl、 D2為中點(diǎn)箝位的快恢復(fù)二極管。Sl、 S2和S3、 S4分別為兩個雙單元的IGBT模塊。Dl 和D2為兩個外接的快恢復(fù)二極管模塊。由于在三電平變頻器的工作過程中，D1、D2和Sl、 S2、 S3、 S4以及它們的體二極管dl、 d2、 d3、 d4都參與開關(guān)動作，為了保證良好的開關(guān)特性 以得到較好的輸出波形和較少的開關(guān)損耗，要求各二極管的電壓、電流特性及反向恢復(fù)特 性等應(yīng)保持一致。但在實(shí)際應(yīng)用中，很難找到與IGBT及其體二極管特性一致的快恢復(fù)二極 管，因此影響輸出波形的質(zhì)量。另外，由于IGBT與各快恢復(fù)二極管之間的接線較多，導(dǎo)致雜 散電感和分布電容等的值較大，使得開關(guān)管的損耗增加，且輸出波形含有較大的諧波等，影 響了二極管箝位式三電平變頻器的整體性能。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型旨在提供一種利用新型功率器件模塊實(shí)現(xiàn)的二 極管箝位式三電平變頻器，解決了開關(guān)管損耗過大，輸出波形含有較大的諧波等影響二極 管箝位式三電平變頻器整體性能的問題。 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種二極管箝位式三電平變頻器， 主要由12脈波整流環(huán)節(jié)、三相H橋功率逆變單元、功率開關(guān)管IGBT和快恢復(fù)二極管組成， 其中所述的12脈波整流環(huán)節(jié)由移相變壓器和2個二極管全橋整流單元共同構(gòu)成，移相變壓 器有兩個二次繞組，分別為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，其相位相差30° 。 二次側(cè)繞組的線電壓 是一次繞組線電壓的一半。2個整流單元的直流輸出端串聯(lián)起來，并將串聯(lián)點(diǎn)引出作為中 點(diǎn)。12脈波整流有利于消除諧波，提高電網(wǎng)利用率。三相H橋功率逆變單元主要由功率開 關(guān)管IGBT和快恢復(fù)二極管組成，該變頻器的三相逆變單元采用三種功率器件模塊，第一種 模塊為一個IGBT串接一個快恢復(fù)二極管，用來代替圖1中的Sl、dl、和Dl ;第二種模塊為兩 個IGBT串聯(lián)，如，用來代替圖1中的S2、S3、d2和d3 ;第三種模塊為一個快恢復(fù)二極管串接 一個IGBT，用來代替圖1中的D2、S4和d4。 將IGBT和快恢復(fù)二極管集成到一起的模塊，解決了快恢復(fù)二極管與IGBT之間的 配對問題。快恢復(fù)二極管的電壓電流特性與IGBT及其體二極管相互匹配，因此開關(guān)過程產(chǎn) 生的開關(guān)損耗較小。且由于快恢復(fù)二極管與IGBT之間沒有外部引線，使得雜散電感和分布 電容較小，輸出波形中的諧波含量較小，波形質(zhì)量較好。[0006] 本實(shí)用新型的有益效果在于IGBT與負(fù)責(zé)箝位快恢復(fù)二極管具有匹配的電壓電流 特性，同時減少了外部接線帶來的分布參數(shù)的變化，減少了開關(guān)管的開關(guān)損耗，提高了輸出 波形的質(zhì)量和整機(jī)的效率。

圖1為傳統(tǒng)的二極管箝位式三電平變頻器原理圖。 圖2本實(shí)用新型的三電平變頻器原理圖。 圖3為三種功率模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明 結(jié)合圖2、圖3，一種二極管箝位式三電平變頻器，由移相變壓器1和二極管全橋整 流器2和整流器3構(gòu)成了 12脈波整流環(huán)節(jié)；所述的移相變壓器有兩個二次繞組，分別為星 形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，其相位相差30。，其中二次側(cè)繞組的線電壓是一次繞組線電壓的一 半；兩個整流器2和整流器3的直流輸出端串聯(lián)起來，并將串聯(lián)點(diǎn)引出作為中點(diǎn)；12脈波整 流有利于消除諧波，提高電網(wǎng)利用率。4、5、6分別為A、B、C三相H橋功率逆變單元，主要由 功率開關(guān)管IGBT和快恢復(fù)二極管組成。本實(shí)施方式中的變頻器三相逆變單元采用三種功 率器件模塊，第一種模塊為一個IGBT串接一個快恢復(fù)二極管，如圖3(a)所示，用來代替圖 1中的Sl、dl、和Dl ;第二種模塊為兩個IGBT串聯(lián)，如圖3(b)所示，用來代替圖1中的S2、 S3、 d2和d3 ;第三種模塊為一個快恢復(fù)二極管串接一個IGBT，如圖3(c)所示，用來代替圖 1中的D2、S4禾P d4。 將IGBT和快恢復(fù)二極管集成到一起的模塊，解決了快恢復(fù)二極管與IGBT之間的 配對問題?？旎謴?fù)二極管的電壓電流特性與IGBT及其體二極管相互匹配，因此開關(guān)過程產(chǎn) 生的開關(guān)損耗較小，且由于快恢復(fù)二極管與IGBT之間沒有外部引線，使得雜散電感和分布 電容較小，輸出波形中的諧波含量較小，波形質(zhì)量較好。 以上實(shí)施方式僅供說明本實(shí)用新型之用，而非對本實(shí)用新型的限制，本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神及范圍的情況下，作出各種等同變換或變化 的技術(shù)方案屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇，由各項(xiàng)權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求一種二極管箝位式三電平變頻器，主要由12脈波整流環(huán)節(jié)、三相H橋功率逆變單元組成，其特征在于所述的12脈波整流環(huán)節(jié)由移相變壓器和兩個二極管全橋整流單元共同構(gòu)成；所述的移相變壓器有兩個二次繞組，分別為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，其相位相差30°，二次側(cè)繞組的線電壓是一次繞組線電壓的一半。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二極管箝位式三電平變頻器，其特征在于所述的三相H橋功率逆變單元主要由功率開關(guān)管IGBT和快恢復(fù)二極管組成，該變頻器的三相逆變單元采用三種功率器件模塊，第一種模塊為一個IGBT串接一個快恢復(fù)二極管；第二種模塊為兩個IGBT串聯(lián)；第三種模塊為一個快恢復(fù)二極管串接一個IGBT。
專利摘要一種二極管箝位式三電平變頻器，涉及中壓電機(jī)控制領(lǐng)域。本實(shí)用新型主要由移相變壓器和二極管全橋整流單元共同構(gòu)成了12脈波整流環(huán)節(jié)，利用了封裝在一個模塊內(nèi)的IGBT和快恢復(fù)二極管構(gòu)成的逆變單元，陽極串聯(lián)IGBT集電極和IGBT發(fā)射極串聯(lián)陰極的兩種功率模塊構(gòu)成二極管箝位式三電平變頻器逆變主回路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于IGBT與負(fù)責(zé)箝位快恢復(fù)二極管具有匹配的電壓電流特性，同時減少了外部接線帶來的分布參數(shù)的變化，減少了開關(guān)管的開關(guān)損耗，提高了輸出波形的質(zhì)量和整機(jī)的效率。
文檔編號H02M5/44GK201528281SQ20092024967
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者冷嚴(yán)冬, 孫敬華, 曲文超, 趙鵬 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司