專利名稱：一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工一級(jí)學(xué)科，電力電子技術(shù)二級(jí)學(xué)科領(lǐng)域。特別涉及一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，用于異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。
背景技術(shù)：
目前在直流變交流的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，廣泛采用的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速用的逆變器大多是由全控器件(IGBT、IGCT等)組成的三相正弦波逆變器。為了產(chǎn)生正弦波必需采用高頻化的PWM技術(shù)(脈沖寬度調(diào)制技術(shù))。為了解決中、高壓變頻調(diào)速還要采用多電平技術(shù)或羅賓康變壓器。所有這些造成變頻器成本高、體積大、損耗大、線路復(fù)雜、電動(dòng)機(jī)的絕緣承受較高的dV/dt值等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，所述逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)單相全橋組成，m、η為> 1的整數(shù)；m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管，串聯(lián)二極管的目的是減少晶閘管的dV/dt。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組W。作為一種改進(jìn)，所述的換流變壓器采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器，或者采用各自獨(dú)立的m個(gè)單相變壓器；換流的方向是從每對(duì)上、下橋臂中的一個(gè)橋臂的晶閘管換到另一橋臂的二極管，換流變壓器所產(chǎn)生的換流電壓的方向需有助于這樣的換流。本發(fā)明還提供了一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括由半橋組成的逆變器；所述多相方波逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)半橋組成，m、η為> 1的整數(shù)；逆變器供電的直流電源具有能夠提供中線電流的中線，電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立的m相繞組接成星形接法，星形的中點(diǎn)與直流電源中線相接。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明可以克服現(xiàn)有變頻器的缺點(diǎn)，降低變頻器成本、減小體積、減少損耗、簡化線路。


圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。圖中，Ud,_ =斬波直流電源輸出的平均電壓，m、 η是≥1的整數(shù)。圖2為一種直流斬波調(diào)壓器與逆變器組合的電路圖，多相方波逆變器由η級(jí)各自獨(dú)立的該組合組成。
圖3為另一種直流斬波調(diào)壓器與逆變器組合的電路圖，多相方波斬波器由η級(jí)各自獨(dú)立的該組合組成。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理電路圖如圖1所示。當(dāng)輸入的直流電壓較高時(shí)，可以采用多個(gè)直流斬波調(diào)壓器。輸出直流電壓的波形為以Ud為幅值、占空比可調(diào)的高頻脈沖波ud。將此直流電壓的+、_端輸入到由晶閘管組成的多相方波逆變器中，逆變器也由η級(jí)組成。本發(fā)明的具體實(shí)施例1:本具體實(shí)施例的電路圖如圖2所示。每一級(jí)逆變器內(nèi)包含m相的可變頻的方波電壓發(fā)生器，每一相為單相全橋，包含兩對(duì)上、下四個(gè)橋臂。每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶間管又串聯(lián)了一個(gè)二極管。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組W。逆變器的換流過程如下當(dāng)?shù)谝患?jí)逆變器中al、bl…到ml的m相中某一相(譬如al相)需要從一組對(duì)角線橋臂(譬如左上、右下對(duì)角線)換流到另一組對(duì)角線橋臂(右上、左下對(duì)角線)時(shí)，首先關(guān)斷直流斬波調(diào)壓器的占空比調(diào)節(jié)開關(guān)IGBT，使它的輸出直流電壓ud瞬時(shí)值為零。同時(shí)加上換流電壓脈沖AU(uWal)，每個(gè)換流電壓正脈沖為幅值 +5 IOv(以達(dá)到換流速度為準(zhǔn))、脈寬 晶閘管的標(biāo)定關(guān)斷時(shí)間約100μ s的波。正的uWal值代表Wal上的電壓極性為上正下負(fù)。AU的方向始終有助于換流。這些電壓通過換流變壓器的原邊加到圖2中的Wal付邊繞組上。在此脈沖AU作用下，只要斷開Thai左上、Thai右下的觸發(fā)脈沖，Thai左上、Thai右下的電流就能換流到Dal左下、Dal右上，而且由于Dal 左上、Dal右下流過反向電流而使Thai左上、Thai右下承受反壓關(guān)斷，經(jīng)過晶閘管標(biāo)定關(guān)斷時(shí)間約100 μ s后，Thai左上、Thai右下已經(jīng)完全關(guān)斷，al橋的左上、右下橋臂電流已經(jīng)更換到了左下、右上橋臂。重新導(dǎo)通斬波調(diào)壓器的占空比調(diào)節(jié)開關(guān)IGBT，其后加上Thai左下、Thai右上的開通脈沖，待電動(dòng)機(jī)的al相電流反向時(shí)，Dal左下、Dal右上，的電流變?yōu)榱愣鳷hai左下、Thai右上的電流開始上升。經(jīng)過180°后，類似地將通電橋臂再換回來。對(duì) bl、…、ml、各相也按次類似地進(jìn)行。m相的換流變壓器可以采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器。上述情況為第一級(jí)逆變器的工作情況。第2、…、η級(jí)逆變器的工作是相似的。而且η級(jí)逆變器多相換流脈沖電壓均可重疊加在每級(jí)逆變器的多相換流脈沖變壓器上。只當(dāng)某一級(jí)斬波調(diào)壓器的開關(guān)IGBT斷開時(shí)該級(jí)逆變器相應(yīng)的橋臂才會(huì)換流。其余各級(jí)斬波調(diào)壓器的IGBT沒有斷開，微小的換流電壓(約5ν IOv)是不起作用的。上述換流變壓器每次工作時(shí)付邊脈沖電壓為約士5 10ν，付邊電流為每級(jí)逆變器一相橋臂的電流。它的容量和體積是不大的。本發(fā)明的具體實(shí)施例2:本具體實(shí)施例的電路圖如圖3所示。與具體實(shí)施例1相比，其區(qū)別在于，直流電源不僅輸出+、_端，而且輸出中端(即零線)，并允許流過一定的中線電流，逆變器m相改成半橋，每一相為半橋，包含上、下兩個(gè)橋臂，其余電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。方波電壓可以輸?shù)浇映尚切谓臃ǖ膍相電動(dòng)機(jī)繞組，繞組的中點(diǎn)(即星形的中點(diǎn))連接到直流電源的輸出中端。此時(shí)m相繞組只需引出m+1個(gè)端子，每相繞組電壓也比原來低。
權(quán)利要求
1.一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，其特征在于，所述逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由 m個(gè)單相全橋組成，m、n為> 1的整數(shù)；所述的每級(jí)逆變器的m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管，在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相方波逆變器，其特征在于，所述的換流變壓器采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器，或者采用各自獨(dú)立的m個(gè)單相變壓器；換流的方向是從每對(duì)上、下橋臂中的一個(gè)橋臂的晶閘管換到另一橋臂的二極管，換流變壓器所產(chǎn)生的換流電壓的方向需有助于這樣的換流。
3.一種利用斬波器換流的由晶間管組成的多相方波逆變器，包括由半橋組成的逆變器；其特征在于，所述多相方波逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)半橋組成，m、η為> 1的整數(shù)；逆變器供電的直流電源具有能夠提供中線電流的中線，電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立的m相繞組接成星形接法，星形的中點(diǎn)與直流電源中線相接。
全文摘要
本發(fā)明涉及電工類電力電子學(xué)科，旨在提供一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，所述逆變器是n級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)單相全橋組成；m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組。本發(fā)明可以克服現(xiàn)有變頻器的缺點(diǎn)，降低變頻器成本、減小體積、減少損耗、簡化線路。
文檔編號(hào)H02M7/515GK102263521SQ20111020555
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者汪槱生, 汪雋邁, 顧誠誠 申請(qǐng)人:汪槱生