專利名稱：變流器的電流均衡裝置和變流器的制作方法
技術領域：
變流器的電流均衡裝置和變流器技術領域[0001]本實用新型電路結構技術，涉及一種變流器的電流均衡裝置和變流器。
背景技術：
[0002]變流器是使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他特性發(fā)生變化的裝置，包括整流器、交流逆變器和直流逆變器等。[0003]變流器的主電路通常為由絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)或者是其他功率開關管組成的電路，除主電路外還包括驅動電路和控制電路，控制電路用于根據其中的控制程序產生控制信號并發(fā)送給驅動電路，驅動電路根據控制信號生成對IGBT的驅動信號，以提供給主電路中的各IGBT，通過驅動信號控制各 IGBT的導通或關斷實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他特性的變換。[0004]大功率設備中所使用的變流器，例如，兆瓦級以上的風力發(fā)電機組中采用的變流器，其主電路中IGBT需要承受較大的工作電流，目前，為滿足大功率設備的使用要求，通常采用將多個同型號的IGBT并聯(lián)使用的方式，以降低每個IGBT所承受的工作電流。[0005]這種將多個IGBT并聯(lián)使用的方式，雖然各IGBT的型號相同，但是由于制造工藝的誤差，各IGBT的自身參數(shù)會存在差異，例如，開啟電壓、柵極電容、密勒電容等，并且，在將變流器設置在其他系統(tǒng)中時，需將各IGBT的柵極分別通過引線與驅動電路相連，將各IGBT 的射極分別通過電感與電網母線相連，由于各傳輸線路和各電感自身參數(shù)存在差異，造成各IGBT所在的支路的柵極引線電阻、柵極引線電感、射極電感Le等的不同，上述的這些因素會使各IGBT在驅動信號的控制下的導通時間不一致，而先導通的IGBT將承受比較大的電流，后導通的IGBT將承受比較小的電流，因此，可能造成先導通的IGBT因承受的電流大于其額定電流而損壞，因此，影響變流器的工作性能。實用新型內容[0006]本實用新型第一個方面是提供了一種變流器的電流均衡裝置，以改善變流器的工作性能。[0007]該變流器的電流均衡裝置，包括[0008]用于根據控制電路輸出的控制信號生成對各功率開關管的驅動信號的驅動電路、 用于檢測變流器中各功率開關管所在橋臂的電流值的各均流環(huán)、用于根據所述各電流值獲取對應功率開關管的延時時間的均流計算單元、用于根據對應的延時時間控制將驅動電路輸出的驅動信號傳輸至對應功率開關管的驅動信號輸入極，以控制各功率開關管同時導通的各延時單元，其中，[0009]所述驅動電路用于與變流器中控制電路的信號輸出端相連，且變流器中各功率開關管的驅動信號輸入極分別經限流電阻和延時單元與所述驅動電路相連；[0010]所述各均流環(huán)分別設置于變流器中各功率開關管所在橋臂上；[0011]所述均流計算單元分別與所述各均流環(huán)相連。[0012]如上所述的變流器的電流均衡裝置，其中，[0013]所述驅動電路的數(shù)量與變流器中功率開關管的數(shù)量相同，各驅動電路分別與對應功率開關管的延時單元相連。[0014]如上所述的變流器的電流均衡裝置，其中，還包括[0015]均流板，均流板上設置有總插接端子和多個分插接端子，總插接端子與所述各分插接端子之間分別通過傳輸線路相連，且各傳輸線路的電阻相等，所述總插接端子用于與變流器中控制電路的信號輸出端相連，每個分插接端子分別與一驅動電路相連。[0016]如上所述的變流器的電流均衡裝置，其中，[0017]各所述傳輸線路采用相同材料的導線制作而成，且長度相等。[0018]如上所述的變流器的電流均衡裝置，其中，[0019]所述均流環(huán)為電流傳感器。[0020]本實用新型另一方面還提供了一種變流器，包括主電路，所述主電路包括多個橋臂，每個橋臂上分別設置有功率開關管，還包括本實用新型提供的電流均衡裝置和用于根據預設程序生成控制信號，以從其信號輸出端輸出的控制電路，其中，[0021]所述控制電路的信號輸出端與所述電流均衡裝置中驅動電路相連；[0022]各所述功率開關管所在橋臂上分別設置有所述電流均衡裝置中的均流環(huán)。[0023]本實用新型提供的電流均衡裝置，通過各均流環(huán)檢測各功率開關管所在橋臂的電流值，然后均流計算單元根據各電流值獲取對應功率開關管的延時時間，延時單元再根據對應的延時時間控制將驅動電路輸出的驅動信號傳輸至各功率開關管的驅動信號輸入極， 使各功率開關管的導通時刻相同，最終使流經各功率開關管的電流大小相等，各功率開關管承受的電流大小相同，達到均流的目的，可避免有的功率開關管因承受的電流大于其額定電流而損壞，可改善變流器的工作性能。


[0024]圖I為本實用新型實施例所提供的變流器的電流均衡裝置的結構示意圖；[0025]圖2為本實用新型另一實施例所提供的變流器的電流均衡裝置的結構示意圖。
具體實施方式
[0026]變流器是使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他特性發(fā)生變化的裝置，包括整流器、交流逆變器和直流逆變器等。[0027]變流器通常包括控制電路、主電路和驅動電路，主電路包括多個橋臂，每個橋臂上分別設置有功率開關管，各功率開關管形成并聯(lián)關系。[0028]變流器中的功率開關管可以為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱IGBT)、門極可關斷晶閘管(Gate Turn-Off Thyristor,簡稱GT0)或者其他類型的功率開關管。[0029]本實用新型實施例提供的電流均衡裝置可應用于變流器中，該電流均衡裝置可控制變流器中各功率開關管導通時刻，從而可使流經各功率開關管的電流相等。[0030]圖I為本實用新型實施例所提供的變流器的電流均衡裝置的結構示意圖，如圖I 所示，該變流器的電流均衡裝置包括驅動電路10、多個延時單元11、多個限流電阻Rg、均流計算單元12和多個均流環(huán)13。[0031]驅動電路10，用于與變流器中控制電路50的信號輸出端相連，且變流器中各功率開關管G的驅動信號輸入極分別經限流電阻Rg和延時單元11與所述驅動電路10相連；[0032]變流器中各功率開關管G所在橋臂上分別設置有均流環(huán)，各均流環(huán)13分別用于檢測各功率開關管所在橋臂的電流值；[0033]均流計算單元12，分別與各均流環(huán)13相連，用于根據所述各電流值獲取對應功率開關管G的延時時間；[0034]其中，所述驅動電路10用于根據控制電路50輸出的控制信號生成對各功率開關管G的驅動信號；[0035]所述各延時單元11用于根據所述對應的延時時間控制將驅動電路10輸出的驅動信號傳輸至對應功率開關管G的驅動信號輸入極，以控制各功率開關管G同時導通。[0036]變流器的控制電路可根據預設程序生成控制信號，驅動電路用于與控制電路的信號輸出端相連，以根據控制信號生成對各功率開關管的驅動信號，控制電路輸出的控制信號通常為一定頻率、一定寬度和一定相位的脈沖信號，驅動電路的作用是將該脈沖信號放大轉換成功率開關管需要的驅動信號，該驅動信號用于輸出至功率開關管的驅動信號輸入極，以控制功率開關的導通。[0037]限流電阻的作用是限制流入功率開關管的驅動信號輸入極的電流，以防止因電流過大而損壞功率開關管。[0038]各均流環(huán)分別用于檢測各功率開關管所在橋臂的電流值，該電流值也就是當功率開關管導通時，流過功率開關管的電流大小。[0039]均流環(huán)可以為電流傳感器、電流表或其他電流檢測電路等。[0040]均流計算單元可為可編程處理器、計算機或具有計算處理數(shù)據能力的處理器，其中設置有預先編制的程序，可根據功率開關管所在橋臂的電流值獲取對應功率開關管的延時時間，并提供給各延時單元。[0041]延時單元具體的可以包括計時器和控制開關，計時器可在接收到均流計算單元發(fā)送的延時時間后開始計時，在到達延時時間后發(fā)送閉合控制信號，以控制其中的控制開關閉合，因此，接通驅動電路與功率開關管的驅動信號輸入極之間的信號傳輸路徑，使驅動信號傳輸至功率開關管的驅動信號輸入極，控制功率開關管導通。當然延時單元也可以為一延時開關或其他具有延時功能的電路，不限于本實施例所述。[0042]下面舉例說明[0043]假設變流器包括三個橋臂，分別記為第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，每個橋臂上分別設置有一個功率開關管，分別記為第一功率開關管、第二功率開關管和第三功率開關管。[0044]第一功率開關管驅動信號輸入極分別經第一限流電阻、第一延時單元與驅動電路相連，第二功率開關管驅動信號輸入極分別經第二限流電阻、第二延時單元與驅動電路相連，第三功率開關管驅動信號輸入極分別經第三限流電阻、第三延時單元與驅動電路相連。[0045]某時刻第一橋臂上的電流值為I. 2A、第二橋臂上的電流值為1A、第三橋臂上的電流值為O. 8A，均流計算單元將該三個電流值進行比較，經過比較可知第一橋臂上的電流值最大，第二橋臂上的電流值次之，第三橋臂上的電流值最小，說明第一橋臂上的第一功率開關管接收到驅動信號后最先導通，第二橋臂上的第二功率開關管接收到驅動信號后相對較遲導通，第三橋臂上的第三功率開關管接收到驅動信號后最后導通。[0046]均流計算單元通過上述比較后計算出對應各功率開關的延時時間，可以根據一基準時間，分別對第一功率開關管、第二功率開關管和第三功率開關管的導通時刻進行延時， 假設第一功率開關管導通時刻與基準時間相比快O. 3秒，第二功率開關管導通時刻與基準時間相比快O. 2秒，第二功率開關管導通時刻與基準時間相比快O. I秒，則第一功率開關管的延時時間為O. 3秒，第二功率開關管的延時時間為O. 2秒，將第三功率開關管的延時時間為O. I秒。[0047]均流計算單元獲取上述各延時時間后，將各延時時間提供給對應的延時單元，將第一功率開關管的延時時間O. 3秒提供給第一延時單元，將第二功率開關管的延時時間 O. 2提供給第二延時單元，將第三功率開關管的延時時間O. I提供給第三延時單元。[0048]則第一延時單元控制將驅動電路輸出的驅動信號延時O. 3秒后輸出值第一功率開關管的驅動信號輸入極，第二延時單元控制將驅動電路輸出的驅動信號延時O. 2秒后輸出值第二功率開關管的驅動信號輸入極，第三延時單元控制將驅動電路輸出的驅動信號延時O. 3秒后輸出值第三功率開關管的驅動信號輸入極，經過上述延時后，使第一功率開關管、第二功率開關管和第三功率開關管的導通時刻相同，因此，也就可使流經各功率開關管的電流大小相等。[0049]由上述技術方案可知，本實用新型實施例提供的電流均衡裝置，通過各均流環(huán)檢測各功率開關管所在橋臂的電流值，然后均流計算單元根據各電流值獲取對應功率開關管的延時時間，延時單元再根據對應的延時時間控制將驅動電路輸出的驅動信號傳輸至各功率開關管的驅動信號輸入極，使各功率開關管的導通時刻相同，最終使流經各功率開關管的電流大小相等，各功率開關管承受的電流大小相同，達到均流的目的，可避免有的功率開關管因承受的電流大于其額定電流而損壞，可改善變流器的工作性能。[0050]圖2為本實用新型另一實施例所提供的變流器的電流均衡裝置的結構示意圖，在上述實施例的基礎上，進一步的，如圖2所示，該電流均衡裝置中，所述驅動電路10的數(shù)量與變流器中功率開關管G的數(shù)量相同，各驅動電路10分別與對應功率開關管G的延時單元 11相連。[0051]本實施例中，驅動電路與變流器中功率開關管對應設置，采用獨立驅動方式，一個驅動電路給對應的一個功率開關管提供驅動信號，各功率開關管之間互不影響，可進一步提高變流器工作的穩(wěn)定性。[0052]并且，如圖2所示，該電流均衡裝置中還包括均流板14。[0053]均流板14上設置有總插接端子141和多個分插接端子142，總插接端子與所述各分插接端子之間分別通過傳輸線路相連，且各傳輸線路的電阻相等，所述總插接端子141 用于與變流器中控制電路50的信號輸出端相連，每個分插接端子142分別與一驅動電路10 相連。[0054]本實施例中，均流板作為控制電路與各驅動電路之間的連接媒介，可將均流板上的總插接端子與變流器中控制電路的信號輸出端相連，以引入控制電路輸出的控制信號， 然后沿各傳輸線路傳送至各分插接端子，在經分插接端子輸出至各驅動電路。[0055]均流板可為以印刷電路板，在電路板上布設有多個金屬化孔，將其中一個金屬化孔作為總插接端子，其他的金屬化孔作為分插接端子，然后在各分插接端子與總插接端子之間布設金屬導線作為各傳輸線路，即可形成上述的均流板。當然，均流板也可以為為其他的結構，不限于本實施例所述。[0056]本實施例的技術方案，通過設置均流板，可方便各驅動電路與控制電路的連接，避免在控制電路中設置多個信號輸出端，簡化控制電路的結構。[0057]基于上述實施例，進一步的優(yōu)選方案是，上述均流板中的各所述傳輸線路采用相同材料的導線制作而成，且長度相等。[0058]各傳輸線路作為控制電路輸出的控制信號傳輸至各驅動電路的傳輸路徑，其本身具有阻性，采用本實施例的方案，可使各傳輸線路的等效電阻相等，保證控制信號傳輸至各驅動電路的一致性，使驅動電路接收到的控制信號相同，為各驅動電路根據控制信號生成相同的驅動信號提供了基礎，而各驅動信號為控制各功率開關管導通的信號，因而，可提高對各功率開關管的控制精度。[0059]本實用新型實施例還提供了一種變流器，包括主電路，所述主電路包括多個橋臂， 每個橋臂上分別設置有功率開關管，還包括本實用新型實施例提供的電流均衡裝置和控制電路，其中，[0060]所述控制電路與所述電流均衡裝置中驅動電路相連，用于根據預設程序生成控制信號，以從其信號輸出端輸出。[0061]各所述功率開關管所在橋臂上分別設置有所述電流均衡裝置中的均流環(huán)。[0062]該變流器中，控制電路可根據預設程序生成控制信號，以從其信號輸出端輸出，提供給電流均衡裝置中的驅動電路，驅動電路可根據控制信號生成對各功率開關管的驅動信號，各功率開關管所在橋臂上分別設置有電流均衡裝置中的均流環(huán)，以通過均流環(huán)檢測各功率開關管所在橋臂的電流值。[0063]本實用新型實施例提供的變流器，通過采用本實用新型實施例提供的電流均衡裝置，使各功率開關管的導通時刻相同，最終使流經各功率開關管的電流大小相等，各功率開關管承受的電流大小相同，達到均流的目的，可避免有的功率開關管因承受的電流大于其額定電流而損壞，可改善變流器的工作性能。[0064]最后應說明的是以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
權利要求1.一種變流器的電流均衡裝置，其特征在于，包括 用于根據控制電路輸出的控制信號生成對各功率開關管的驅動信號的驅動電路、用于檢測變流器中各功率開關管所在橋臂的電流值的各均流環(huán)、用于根據所述各電流值獲取對應功率開關管的延時時間的均流計算單元、用于根據對應的延時時間控制將驅動電路輸出的驅動信號傳輸至對應功率開關管的驅動信號輸入極，以控制各功率開關管同時導通的各延時單元，其中， 所述驅動電路用于與變流器中控制電路的信號輸出端相連，且變流器中各功率開關管的驅動信號輸入極分別經限流電阻和延時單元與所述驅動電路相連； 所述各均流環(huán)分別設置于變流器中各功率開關管所在橋臂上； 所述均流計算單元分別與所述各均流環(huán)相連。
2.根據權利要求I所述的變流器的電流均衡裝置，其特征在于 所述驅動電路的數(shù)量與變流器中功率開關管的數(shù)量相同，各驅動電路分別與對應功率開關管的延時單元相連。
3.根據權利要求2所述的變流器的電流均衡裝置，其特征在于，還包括 均流板，均流板上設置有總插接端子和多個分插接端子，總插接端子與所述各分插接端子之間分別通過傳輸線路相連，且各傳輸線路的電阻相等，所述總插接端子用于與變流器中控制電路的信號輸出端相連，每個分插接端子分別與一驅動電路相連。
4.根據權利要求3所述的變流器的電流均衡裝置，其特征在于 各所述傳輸線路采用相同材料的導線制作而成，且長度相等。
5.根據權利要求1-4任一所述的變流器的電流均衡裝置，其特征在于 所述均流環(huán)為電流傳感器。
6.一種變流器，包括主電路，所述主電路包括多個橋臂，每個橋臂上分別設置有功率開關管，其特征在于，還包括權利要求1-5任一所述的電流均衡裝置和用于根據預設程序生成控制信號，以從其信號輸出端輸出的控制電路，其中， 所述控制電路的信號輸出端與所述電流均衡裝置中驅動電路相連； 各所述功率開關管所在橋臂上分別設置有所述電流均衡裝置中的均流環(huán)。
專利摘要本實用新型提供一種變流器的電流均衡裝置和變流器，該電流均衡裝置驅動電路、多個延時單元、多個限流電阻、均流計算單元和多個均流環(huán)，其中，驅動電路用于與變流器中控制電路的信號輸出端相連，且變流器中各功率開關管的驅動信號輸入極分別經限流電阻和延時單元與驅動電路相連；各均流環(huán)分別設置于變流器中各功率開關管所在橋臂上，均流計算單元分別與各均流環(huán)相連。該電流均衡裝置可使變流器中各功率開關管的導通時刻相同，最終使流經各功率開關管的電流大小相等，各功率開關管承受的電流大小相同，達到均流的目的，可避免有的功率開關管因承受的電流大于其額定電流而損壞，可改善變流器的工作性能。
文檔編號H02M1/088GK202818079SQ201220366089
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者張少杰, 劉志, 李 杰, 陳宇, 徐超 申請人:華銳風電科技集團(上海)有限公司