一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了綠色電源領(lǐng)域內(nèi)的一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，包括電力輸入端連接在電網(wǎng)上的高頻濾波環(huán)節(jié)，高頻濾波環(huán)節(jié)電力輸出端經(jīng)多電平整流器與中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)電力輸入端相連，中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)三相電力輸出端經(jīng)多電平逆變器與工作模式選擇環(huán)節(jié)三相電力輸入端相連，中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的直流電流輸出端與工作模式選擇環(huán)節(jié)的直流電力輸入端相連，工作模式選擇環(huán)節(jié)上設(shè)置有三個(gè)電力輸出端，多電平整流器的信號(hào)輸入端、中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的信號(hào)輸入端、多電平逆變器的信號(hào)輸入端以及工作模式選擇環(huán)節(jié)的信號(hào)輸入端均連接在中央控制器的信號(hào)輸出端上，本實(shí)用新型增強(qiáng)了濾波能力，降低了對(duì)電網(wǎng)的污染，真正達(dá)到綠色電源的標(biāo)準(zhǔn)，可用于變頻調(diào)速系統(tǒng)中。
【專利說明】一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電源，特別涉及變頻電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，全社會(huì)的用電量不斷增加，對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求，同時(shí)電能形式也發(fā)生了巨大變化。為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)電能形式的不同需求，變頻電源就應(yīng)運(yùn)而生。例如在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域，變頻電源能夠?qū)﹄姍C(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，同時(shí)直流電源在科學(xué)研究中有著重要的作用，深受科研人士的青睞。
[0003]傳統(tǒng)的電源前端采用二極管橋式整流，會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流，流入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)造成污染，電力二極管自身存在壓降，會(huì)造成一定的損耗，同時(shí)二極管整流變換器不可控，不能實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，這樣不可避免的造成能量的進(jìn)一步浪費(fèi)，不利于節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展。
[0004]現(xiàn)代的電源前端一般采用兩電平可控整流，由于輸出電平數(shù)少，使得輸出電壓諧波含量高，對(duì)負(fù)載的運(yùn)行造成很大的影響。同時(shí)受到IFBT功率器件的耐壓限制，很難實(shí)現(xiàn)高電壓大功率輸出，不利于高壓大功率領(lǐng)域的發(fā)展。
[0005]現(xiàn)有的電源交直流區(qū)分明確，直流電源實(shí)現(xiàn)直流電壓輸出，變頻交流電源實(shí)現(xiàn)頻率可變的交流輸出，在大功率場合很少有電源既可以輸出直流電，又可以實(shí)現(xiàn)頻率可變的交流輸出，這樣使得使用很不方便，也會(huì)帶來額外的費(fèi)用，不利于大功率場合的發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，提高輸出電壓電平數(shù)，降低輸出電壓的諧波畸變率，減小對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的污染，同時(shí)采用工作模式選擇環(huán)節(jié)，配合新型多電平變換器。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，其特征在于，包括電力輸入端連接在電網(wǎng)I上的高頻濾波環(huán)節(jié)2，所述高頻濾波環(huán)節(jié)2的電力輸出端經(jīng)多電平整流器3與中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的電力輸入端相連，中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的三相電力輸出端經(jīng)多電平逆變器5與工作模式選擇環(huán)節(jié)6的三相電力輸入端a、b、c相連，所述中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的直流電流輸出端與工作模式選擇環(huán)節(jié)的直流電力輸入端d、e相連,所述工作模式選擇環(huán)節(jié)上設(shè)置有三個(gè)電力輸出端A、B、C，所述多電平整流器3的信號(hào)輸入端、中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的信號(hào)輸入端、多電平逆變器5的信號(hào)輸入端以及工作模式選擇環(huán)節(jié)6的信號(hào)輸入端f均連接在中央控制器的信號(hào)輸出端上。
[0008]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述多電平整流器3采用LCL結(jié)構(gòu)。
[0009]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述多電平整流器3和多電平逆變器5均選用二極管鉗位式五電平變換器，所述二極管鉗位式五電平變換器包括兩個(gè)五電平二極管鉗位式橋臂和一個(gè)接觸器，所述接觸器經(jīng)中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4控制，所述電平二極管鉗位式橋臂均包括八個(gè)正向串聯(lián)的功率開關(guān)和六個(gè)鉗位電壓的電力二極管。[0010]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4包括四個(gè)電解電容，四個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4，并分別連接到多電平整流器3和多電平逆變器5的橋臂上。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:本發(fā)明采用新拓?fù)涠嚯娖阶儞Q器整流器和逆變器，減少了一個(gè)多電平橋臂，用一個(gè)接觸器代替，大大降低了器件成本，同時(shí)提高了輸出電壓的電平數(shù)，降低了輸出電壓的畸變率，同時(shí)減小了對(duì)電網(wǎng)的污染；本發(fā)明采用工作模式選擇環(huán)節(jié)6，配合新拓?fù)涠嚯娖阶儞Q器，實(shí)現(xiàn)大功率單相、三相可變頻交流電和可變直流電的多功能輸出，降低成本，有利于大功率場合的發(fā)展；本發(fā)明的高頻濾波環(huán)節(jié)2采用無電阻的LCL結(jié)構(gòu)，節(jié)省了電阻，既降低了成本，又降低了電阻的損耗，特別適合大功率場合，同時(shí)還進(jìn)一步增強(qiáng)了濾波能力，降低了對(duì)電網(wǎng)的污染，真正達(dá)到綠色電源的標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型可用于大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中高頻濾波環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明中多電平變換器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明工作模式選擇環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1-5所示的一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，包括電力輸入端連接在電網(wǎng)I上的高頻濾波環(huán)節(jié)2，高頻濾波環(huán)節(jié)2的電力輸出端經(jīng)多電平整流器3與中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的電力輸入端相連，中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的三相電力輸出端經(jīng)多電平逆變器5與工作模式選擇環(huán)節(jié)6的三相電力輸入端a、b、c相連,中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的直流電流輸出端與工作模式選擇環(huán)節(jié)6的直流電力輸入端d、e相連，工作模式選擇環(huán)節(jié)6上設(shè)置有三個(gè)電力輸出端A、B、C，多電平整流器3的信號(hào)輸入端、中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4的信號(hào)輸入端、多電平逆變器5的信號(hào)輸入端以及工作模式選擇環(huán)節(jié)6的信號(hào)輸入端f均連接在中央控制器7的信號(hào)輸出端上，多電平整流器3采用LCL結(jié)構(gòu)；
[0018]多電平整流器3和多電平逆變器5均選用二極管鉗位式五電平變換器，二極管鉗位式五電平變換器包括兩個(gè)五電平二極管鉗位式橋臂和一個(gè)接觸器，接觸器電氣連接到中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的中點(diǎn)j，經(jīng)中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4控制，電平二極管鉗位式橋臂均包括八個(gè)正向串聯(lián)的功率開關(guān)VI，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8和六個(gè)鉗位電壓的電力二極管Dl，D2，D3，D4，D5，D6。
[0019]中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4包括四個(gè)電解電容Cl，C2，C3，C4，四個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4，并通過電氣節(jié)點(diǎn)h，i，j，k，I分別與多電平整流器和多電平逆變器相連；
[0020]工作模式選擇環(huán)節(jié)6包括兩個(gè)選擇開關(guān)Kl，K2、一個(gè)普通開關(guān)K3、五個(gè)電氣輸入節(jié)點(diǎn)a，b，c，d，e、三個(gè)電氣輸出節(jié)點(diǎn)A，B，C和兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)fl，f2 ;中央控制器7通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)f控制選擇開關(guān)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)大功率單相、三相可變頻交流電和可變直流電的多功能輸出。
[0021]當(dāng)選擇直流輸出時(shí):首先，中央控制器7通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)fl控制選擇開關(guān)Kl，K2分別接通d，e，通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)f2控制開關(guān)K3斷開；然后，將多電平整流器的接觸器KK斷開，采用PWM脈寬調(diào)制方式控制多電平整流器Α、B兩個(gè)橋臂工作，這時(shí)停止多電平逆變器的工作；最后，改變中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4儲(chǔ)存能量的大小，實(shí)現(xiàn)直流電壓幅值可調(diào)。這樣在電氣節(jié)點(diǎn)Α、B間即可輸出幅值可調(diào)的直流電。
[0022]當(dāng)選擇三相交流輸出時(shí):首先，中央控制器7通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)fl控制選擇開關(guān)K1，K2分別接通a，b，通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)f2控制開關(guān)K3閉合接通c ;然后，將多電平整流器和多電平逆變器的接觸器Kk閉合，采用PWM脈寬調(diào)制方式分別控制多電平整流器3和多電平逆變器5兩個(gè)橋臂工作，并將中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4作為第三個(gè)橋臂進(jìn)行控制；最后，利用多電平整流器3將電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)移到中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4，并控制多電平逆變器5產(chǎn)生三相變頻交流電。這樣在電氣節(jié)點(diǎn)A、B、C間即可輸出頻率可調(diào)、幅值可調(diào)的三相交流電。
[0023]當(dāng)選擇單相交流輸出時(shí):首先，中央控制器7通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)fl控制選擇開關(guān)K1，K2分別接通a，b，通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)f2控制開關(guān)K3關(guān)斷；然后，將多電平整流器3和多電平逆變器5的接觸器Kk都斷開，并采用PWM脈寬調(diào)制方式分別控制多電平整流器3和多電平逆變器5兩個(gè)橋臂工作；最后，利用多電平整流器3將電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)移到中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)4，并控制多電平逆變器5產(chǎn)生單相變頻交流電，這樣在兩橋臂間即可輸出頻率可調(diào)、幅值可調(diào)的單相交流電。
[0024]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，在本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，其特征在于，包括電力輸入端連接在電網(wǎng)(I)上的高頻濾波環(huán)節(jié)(2)，所述高頻濾波環(huán)節(jié)(2)的電力輸出端經(jīng)多電平整流器(3)與中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)的電力輸入端相連，中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)的三相電力輸出端經(jīng)多電平逆變器(5)與工作模式選擇環(huán)節(jié)(6)的三相電力輸入端(a、b、c)相連，所述中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的直流電流輸出端與工作模式選擇環(huán)節(jié)的直流電力輸入端(d、e)相連，所述工作模式選擇環(huán)節(jié)上設(shè)置有三個(gè)電力輸出端(A、B、C)，所述多電平整流器(3)的信號(hào)輸入端、中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)的信號(hào)輸入端、多電平逆變器(5)的信號(hào)輸入端以及工作模式選擇環(huán)節(jié)(6)的信號(hào)輸入端(f)均連接在中央控制器的信號(hào)輸出端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，其特征在于，所述多電平整流器(3 )采用LCL結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，其特征在于，所述多電平整流器(3)和多電平逆變器(5)均選用二極管鉗位式五電平變換器，所述二極管鉗位式五電平變換器包括兩個(gè)五電平二極管鉗位式橋臂和一個(gè)接觸器，所述接觸器經(jīng)中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)控制，所述電平二極管鉗位式橋臂均包括八個(gè)正向串聯(lián)的功率開關(guān)和六個(gè)鉗位電壓的電力二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于多電平技術(shù)的高效率綠色電源，其特征在于，所述中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)包括四個(gè)電解電容，四個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)(4)，并分別連接到多電平整流器(3)和多電平逆變器(5)的橋臂上。
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK203522571SQ201320608704
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】朱淼, 王寶安 申請人:揚(yáng)州匯潔能電力電子設(shè)備有限公司