專利名稱:基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)屬于電力驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器。
背景技術(shù)：
我國(guó)火電廠眾多，用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵的廠用大容量中高壓異步電動(dòng)機(jī)數(shù)量巨大，并且多采用擋板和閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。另外，冶金、石油、化工、城市供水、煤炭、建材等行業(yè)的大量中高壓異步電動(dòng)機(jī)也存在著同樣的問(wèn)題。隨著大功率電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓變頻器被日益廣泛地應(yīng)用于上述需要調(diào)速的領(lǐng)域，并且起到了顯著的節(jié)能效果。
目前，國(guó)內(nèi)研究比較成功的變頻器多采用串聯(lián)多重化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的主要思路之一是通過(guò)耐壓有限的開(kāi)關(guān)器件獲得6kV高壓大功率輸出，由此也帶來(lái)了器件數(shù)量的激增及系統(tǒng)控制的復(fù)雜性?；诋?dāng)今快速全控器件(例如IGCT及IGBT)的耐壓等級(jí)及容量水平，中性點(diǎn)箝位型三電平變頻器較容易實(shí)現(xiàn)6kV高壓輸出，并同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，可以期望在未來(lái)的6kV調(diào)速領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。
然而，三電平高壓變頻器目前仍存在一些問(wèn)題。(1)由于三電平的開(kāi)關(guān)模式所帶來(lái)的其固有共模電壓及相應(yīng)產(chǎn)生的共模電流問(wèn)題；(2)變頻器直流濾波大電容中性點(diǎn)的聯(lián)接方式對(duì)直流紋波電壓所帶來(lái)的紋波電流的影響；(3)變頻器啟動(dòng)過(guò)程中直流濾波大電容的充電方式；(4)高壓大功率開(kāi)關(guān)器件的保護(hù)方式。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器，該變頻器解決了變頻器直流濾波大電容中性點(diǎn)的聯(lián)接方式對(duì)直流紋波電壓所帶來(lái)的紋波電流的影響，具有安全、穩(wěn)定的特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器，包括串聯(lián)的整流器、直流環(huán)節(jié)和逆變器；其特征在于整流器由隔離變壓器和整流器環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中，隔離變壓器包括原邊三相繞組ABC和副邊繞組，所述整流器環(huán)節(jié)包括四組錯(cuò)相位的6脈波整流橋，四組6脈波整流橋的輸出端串聯(lián)構(gòu)成24脈波整流橋，六脈波整流橋的輸入端分別與隔離變壓器副邊四組繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4的輸出端聯(lián)接；直流環(huán)節(jié)由充電回路和限流環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成，將整流器輸出的含紋波比較多的直流電進(jìn)行濾波，得到比較平滑的直流電，并抑制器件電流上升率及起對(duì)器件關(guān)斷電壓箝位的作用；逆變器由快速全控器件串聯(lián)使用構(gòu)成的中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋和輸出LC濾波電路串聯(lián)構(gòu)成；逆變橋?qū)⑤斎氲闹绷麟妷耗孀兂山涣麟妷?，?jīng)輸出LC濾波電路濾波后得到含諧波比較少的為正弦波形的交流電，輸出LC濾波電路由電感La、Lb、Lc和電容Ca、Cb、Cc構(gòu)成，每個(gè)電感La、Lb、Lc分別串聯(lián)一個(gè)電容Ca、Cb或Cc后再并聯(lián)，電感La與電容Ca、電感Lb與電容Cb、電感Lc與電容Cc，它們的聯(lián)接點(diǎn)作為濾波器的輸出端，電容Ca、Cb、Cc的另一個(gè)端點(diǎn)聯(lián)接在一起成為中性點(diǎn)N，中性點(diǎn)N接大地。
上述中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋中，功率器件GA1～GA8串聯(lián)成一條支路，功率器件GB1～GB8串聯(lián)成一條支路，功率器件GC1～GC8串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)成一條支路；由快恢復(fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GA2和功率器件GA3的結(jié)點(diǎn)與功率器件GA6和GA7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GB2和GB3的結(jié)點(diǎn)與GB6和GB7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GC2和GC3的結(jié)點(diǎn)與GC6和GC7的結(jié)點(diǎn)之間，用來(lái)實(shí)現(xiàn)零電平，構(gòu)成中性點(diǎn)箝位型三電平結(jié)構(gòu)，快熔F1～F6用來(lái)保護(hù)功率器件，避免電流過(guò)大導(dǎo)致功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8損壞，快熔F1和F2分別串接在由功率器件GA1～GA8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，快熔F3和F4分別串接在由GB1～GB8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，F(xiàn)5和F6分別串接在由功率器件GC1～GC8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，由快熔、功率器件、快恢復(fù)二極管構(gòu)成的三條支路并接在一起；三條支路中，以每?jī)蓚€(gè)器件為單位，在其兩端并聯(lián)了一組均壓回路；動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs5和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs5串聯(lián)后與靜態(tài)均壓電阻Rp5并聯(lián)構(gòu)成回路，然后與由動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs6和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs6串聯(lián)后與靜態(tài)均壓電阻Rp6并聯(lián)后構(gòu)成的回路串聯(lián)，構(gòu)成均壓回路；并且均壓回路的中點(diǎn)與之前每單位中兩個(gè)器件的中點(diǎn)聯(lián)接在一起，Rs、Cs串聯(lián)構(gòu)成動(dòng)態(tài)均壓回路，用來(lái)在功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8開(kāi)通關(guān)斷暫態(tài)過(guò)程中均衡串聯(lián)器件之間的電壓不平衡，靜態(tài)均壓電阻Rp用來(lái)均衡關(guān)斷后串聯(lián)器件間的電壓不平衡。
本發(fā)明變頻器提供了一種解決共模電流的方法、通過(guò)快熔保護(hù)大功率開(kāi)關(guān)器件的方法、解決了變頻器直流濾波大電容中性點(diǎn)的聯(lián)接方式對(duì)直流紋波電壓所帶來(lái)的紋波電流的影響、提供一種變頻器啟動(dòng)過(guò)程中直流濾波大電容的充電方式，以上這些措施對(duì)于變頻器安全穩(wěn)定地工作將起到很大的作用。具體而言，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)逆變橋每相橋臂正母線與第一組器件之間及負(fù)母線與第四組器件之間分別串聯(lián)快熔，用來(lái)保護(hù)穩(wěn)定工作時(shí)的功率器件，避免主回路電流過(guò)大損壞器件。
(2)為了有效地抑制變頻器輸出共模電壓對(duì)電機(jī)的影響，三相輸出濾波器電容中性點(diǎn)接大地。雖然此時(shí)三電平逆變器的共模電壓源并沒(méi)有發(fā)生變化，但是由于三相輸出濾波電容器的容抗相對(duì)于共模電壓回路的其他阻抗值很小，使得電動(dòng)機(jī)的輸入共模電壓很小，有效地保護(hù)了負(fù)載電動(dòng)機(jī)。試驗(yàn)證明了該方案的有效性。
(3)為了有效地減少由于24脈波整流紋波電壓所引起的直流濾波大電容紋波電流，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中兩組串接直流濾波大電容組的中性點(diǎn)與24脈波不控整流回路的中點(diǎn)斷開(kāi)。相對(duì)于兩中點(diǎn)相聯(lián)接的情況，此時(shí)加在兩組串接直流濾波大電容組的端電壓紋波較小。
(4)為了限制變頻器啟動(dòng)時(shí)對(duì)直流濾波大電容和箝位電容及后續(xù)電路的影響，本發(fā)明在24脈波整流橋陰、陽(yáng)極與直流濾波大電容正、負(fù)極之間的兩組充電電阻及與之并聯(lián)的兩組充電開(kāi)關(guān)。當(dāng)濾波電容器充電時(shí)，充電開(kāi)關(guān)處于分離狀態(tài)，系統(tǒng)6kV電源通過(guò)整流變壓器及充電電阻向直流濾波大電容和箝位電容及后續(xù)電路充電，由于充電電阻的存在，有效地避免了過(guò)大的充電電流帶來(lái)的不利影響。充電結(jié)束后或到一定程度，充電開(kāi)關(guān)閉合，充電電阻被短接，此時(shí)整流橋所提供的電流經(jīng)由充電開(kāi)關(guān)輸入三電平逆變橋。
圖1為本發(fā)明的高壓變頻器整體電路圖；圖2為交流輸入隔離變壓器及四組六脈波不控整流橋依次串聯(lián)形成三電平的24脈波整流橋電路原理圖；圖3為高壓變頻器直流環(huán)節(jié)電路圖；圖4為功率器件串聯(lián)使用的中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源式逆變部分電路圖；圖5為并聯(lián)在串聯(lián)功率器件兩端的動(dòng)態(tài)均壓回路和靜態(tài)均壓回路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器包括串聯(lián)的整流器1、直流環(huán)節(jié)2和逆變器3。輸入交流電經(jīng)整流器1整流后得到直流電，經(jīng)過(guò)直流環(huán)節(jié)2后，又經(jīng)逆變器3逆變成交流電，濾波后給負(fù)載電機(jī)M供電。
如圖2所示，整流器1由隔離變壓器4和整流器環(huán)節(jié)構(gòu)成。其中，隔離變壓器4包括原邊三相繞組ABC和副邊繞組，原邊三相繞組ABC接在電網(wǎng)上。隔離變壓器4原邊三相繞組ABC，可以為三角形接法也可以是星形接法；副邊繞組為輸入電壓相等但相互隔離且角度相差15°的四組三相繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4，該隔離變壓器4副邊每組繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3及a4b4c4的輸出電壓相對(duì)于參考電壓的相位依次為+22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5°。副邊繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4可以是延邊三角形或者曲折星形接法，用來(lái)實(shí)現(xiàn)副邊每組繞組輸出電壓相對(duì)于參考電壓的相位依次為+22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5°。
整流器環(huán)節(jié)包括四組錯(cuò)相位的6脈波整流橋5、6、7及8第一組6脈波整流橋5由Da11、Db11、Dc11和Da12、Db12、Dc12構(gòu)成，第二組6脈波整流橋6由Da21、Db21、Dc21和Da22、Db22、Dc22構(gòu)成，第三組6脈波整流橋7由Da31、Db31、Dc31和Da32、Db32、Dc32構(gòu)成，第四組6脈波整流橋8由Da41、Db41、Dc41和Da42、Db12、Dc42構(gòu)成。四組6脈波整流橋5、6、7及8的輸出端串聯(lián)構(gòu)成24脈波整流橋，輸出電壓為9kV～10kV。
六脈波整流橋5、6、7和8的輸入端分別與隔離變壓器4副邊四組繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4的輸出端聯(lián)接。
整流器1主要完成把交流電整流成直流電。隔離變壓器4原邊繞組ABC輸入交流線電壓為6kV，副邊每組繞組輸出電壓相對(duì)于參考電壓的相位依次為+22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5°，可保證變壓器原邊的功率因數(shù)達(dá)到0.95，輸入電流總的諧波畸變率(THD)小于5％，整流后直流電壓達(dá)到9kV~10kV，從而保證三電平逆變器輸出線電壓有效值能達(dá)到6kV。
如圖3所示，直流環(huán)節(jié)2由充電回路9和限流環(huán)節(jié)10串聯(lián)構(gòu)成。充電回路9中充電開(kāi)關(guān)S1、S2和充電電阻R1、R2分別并聯(lián)。限流環(huán)節(jié)10中，濾波電容C1和C2串聯(lián)構(gòu)成的支路接于限流電抗器Lcl1和限流電阻Rcl1的結(jié)點(diǎn)與限流電抗器Lcl2和限流電阻Rcl2的結(jié)點(diǎn)之間；限流電抗器Lcl1和Lcl2不帶鐵心，用來(lái)抑制功率器件電流上升率di/dt。限流電抗器Lcl1限流電阻Rcl1和限流二極管D1、D2串聯(lián)構(gòu)成回路，限流電抗器Lcl2、限流電阻Rcl2和限流二極管D3、D4串聯(lián)構(gòu)成回路，限流二極管D1、D2、限流電阻Rcl1、限流電抗器Lcl1和箝位電容Ccl1以及限流二極管D3、D4、限流電阻Rcl2、限流電抗器Lcl2和箝位電容Ccl2分別構(gòu)成功率器件器件通斷過(guò)程中正、負(fù)端電壓箝位電路；箝位電容Ccl1與Ccl2串聯(lián)后接于限流二極管D1與限流電阻Rcl1的結(jié)點(diǎn)和限流二極管D3與限流電阻Rcl2的結(jié)點(diǎn)之間；箝位電容Ccl1與箝位電容Ccl2的結(jié)點(diǎn)與濾波電容C1和濾波電容C2的結(jié)點(diǎn)聯(lián)接在一起；限流二極管D1～D4是快恢復(fù)二極管，每個(gè)二極管兩端分別并聯(lián)了動(dòng)態(tài)均壓回路和靜態(tài)均壓電阻Rp1～Rp4，其中限流二極管D1～D4的動(dòng)態(tài)均壓回路由動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs1～Rs4和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs1～Cs4分別串聯(lián)構(gòu)成。
如圖3所示，本發(fā)明變頻器結(jié)構(gòu)中，加了充電電阻R1、R2和充電開(kāi)關(guān)S1、S2，可以限制變頻器啟動(dòng)時(shí)直流濾波大電容C1、C2和箝位電容Ccl1、Ccl1的充電電流及對(duì)后續(xù)電路的影響，當(dāng)濾波電容器C1、C2充電時(shí)，充電開(kāi)關(guān)S1、S2處于分離狀態(tài)，系統(tǒng)6kV電源通過(guò)整流變壓器1及充電電阻R1、R2向直流濾波大電容C1、C2和箝位電容Ccl1、Ccl1及后續(xù)電路3充電，由于充電電阻R1、R2的存在，有效地避免了過(guò)大的充電電流帶來(lái)的不利影響。充電結(jié)束后，充電開(kāi)關(guān)S1、S2閉合，充電電阻R1、R2被短接，此時(shí)整流器1所提供的電流經(jīng)由充電開(kāi)關(guān)S1、S2輸入至逆變器3。
直流環(huán)節(jié)2用于將整流器1輸出的含紋波比較多的直流電濾波得到比較平滑的直流電；抑制器件電流上升率及起對(duì)器件關(guān)斷電壓箝位的作用。
如圖4所示，逆變器3由快速全控器件串聯(lián)使用構(gòu)成的中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋11和輸出LC濾波電路12串聯(lián)構(gòu)成。
中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋11中，功率器件GA1～GA8串聯(lián)成一條支路，功率器件GB1～GB8串聯(lián)成一條支路，功率器件GC1～GC8串聯(lián)成一條支路，它們可以選用IGCT?？旎謴?fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)成一條支路。由快恢復(fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GA2和功率器件GA3的結(jié)點(diǎn)與功率器件GA6和GA7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GB2和GB3的結(jié)點(diǎn)與GB6和GB7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GC2和GC3的結(jié)點(diǎn)與GC6和GC7的結(jié)點(diǎn)之間，用來(lái)實(shí)現(xiàn)零電平，構(gòu)成中性點(diǎn)箝位型三電平結(jié)構(gòu)。快熔F1～F6用來(lái)保護(hù)功率器件，避免電流過(guò)大導(dǎo)致功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8損壞，快熔F1和F2分別串接在由功率器件GA1～GA8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，快熔F3和F4分別串接在由GB1～GB8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，F(xiàn)5和F6分別串接在由功率器件GC1～GC8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端。由快熔、功率器件、快恢復(fù)二極管構(gòu)成的三條支路并接在一起。如圖4所示，三條支路中，以每?jī)蓚€(gè)器件為單位，在其兩端并聯(lián)了一組均壓回路；均壓回路詳細(xì)電路如圖5所示，動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs5和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs5串聯(lián)后與靜態(tài)均壓動(dòng)態(tài)均壓電阻Rp5并聯(lián)構(gòu)成回路，然后與由動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs6和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs6串聯(lián)后與靜態(tài)均壓電阻Rp6并聯(lián)后構(gòu)成的回路串聯(lián)，構(gòu)成均壓回路；并且均壓回路的中點(diǎn)與之前每單位中兩個(gè)器件的中點(diǎn)聯(lián)接在一起。Rs、Cs串聯(lián)構(gòu)成動(dòng)態(tài)均壓回路，用來(lái)在功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8開(kāi)通關(guān)斷暫態(tài)過(guò)程中均衡串聯(lián)器件之間的電壓不平衡，靜態(tài)均壓電阻Rp用來(lái)均衡關(guān)斷后串聯(lián)器件間的電壓不平衡。
如圖4所示，輸出LC濾波電路12由電感La、Lb、Lc和電容Ca、Cb、Cc構(gòu)成，每個(gè)電感La、Lb、Lc分別串聯(lián)一個(gè)電容Ca、Cb或Cc，電感La與電容Ca、電感Lb與電容Cb、電感Lc與電容Cc，它們的聯(lián)接點(diǎn)作為濾波器的輸出端，電容Ca、Cb、Cc的另一個(gè)端點(diǎn)聯(lián)接在一起成為中性點(diǎn)N。電感La、Lb、Lc和電容Ca、Cb、Cc是用來(lái)濾除逆變器3輸出電壓和電流中的諧波。圖4中的逆變橋11將輸入逆變橋3的直流電壓逆變成交流電壓，經(jīng)輸出LC濾波電路12濾波后得到含諧波比較少的為正弦波形的交流電，然后供給負(fù)載電機(jī)M，電容Ca～Cb中性點(diǎn)N接大地。
本發(fā)明變頻器結(jié)構(gòu)中，兩組串接直流濾波大電容C1、C2組的中性點(diǎn)O與24脈波不控整流回路的中點(diǎn)O’斷開(kāi)，即圖2中O’與圖3中O兩點(diǎn)沒(méi)有聯(lián)結(jié)在一起，此時(shí)可以有效地減少由于24脈波整流紋波電壓所引起的直流濾波大電容C1、C2的紋波電流，相對(duì)于兩中點(diǎn)O與O’相聯(lián)接的情況，此時(shí)加在兩組串接直流濾波大電容C1、C2的端電壓為24脈波，紋波較小。
本發(fā)明變頻器結(jié)構(gòu)中，在逆變器3部分，電容Ca～Cb中性點(diǎn)N接地，可以有效地抑制變頻器輸出共模電壓對(duì)電機(jī)M的影響。雖然此時(shí)三電平逆變器3的共模電壓源并沒(méi)有發(fā)生變化，但是由于三相輸出濾波電容器Ca～Cb的容抗相對(duì)于共模電壓回路的其他阻抗值很小，使得電動(dòng)機(jī)M的輸入共模電壓很小，有效地保護(hù)了負(fù)載電動(dòng)機(jī)M。試驗(yàn)證明了該方案的有效性。
權(quán)利要求
1.一種基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器，包括串聯(lián)的整流器(1)、直流環(huán)節(jié)(2)和逆變器(3)；其特征在于整流器(1)由隔離變壓器(4)和整流器環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中，隔離變壓器(4)包括原邊三相繞組ABC和副邊繞組，所述整流器環(huán)節(jié)包括四組錯(cuò)相位的6脈波整流橋(5、6、7和8)，四組6脈波整流橋(5、6、7和8)的輸出端串聯(lián)構(gòu)成24脈波整流橋，六脈波整流橋(5、6、7和8)的輸入端分別與隔離變壓器(4)副邊四組繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4的輸出端聯(lián)接，副邊每組繞組a1b1c1、a2b2c2、a3b3c3與a4b4c4的輸出電壓相對(duì)于參考電壓的相位依次為+22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5°；直流環(huán)節(jié)(2)由充電回路(9)和限流環(huán)節(jié)(10)串聯(lián)構(gòu)成，將整流器(1)輸出的含紋波比較多的直流電進(jìn)行濾波，得到比較平滑的直流電，并抑制器件電流上升率及起對(duì)器件關(guān)斷電壓箝位的作用；逆變器(3)由快速全控器件串聯(lián)使用構(gòu)成的中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋(11)和輸出LC濾波電路(12)串聯(lián)構(gòu)成，逆變橋(11)將輸入的直流電壓逆變成交流電壓，經(jīng)輸出LC濾波電路(12)濾波后得到含諧波比較少的為正弦波形的交流電，輸出LC濾波電路(12)由電感La、Lb、Lc和電容Ca、Cb、Cc構(gòu)成，每個(gè)電感La、Lb、Lc分別串聯(lián)一個(gè)電容Ca、Cb或Cc后再并聯(lián)，電感La與電容Ca、電感Lb與電容Cb、電感Lc與電容Cc，它們的聯(lián)接點(diǎn)作為濾波器的輸出端，電容Ca、Cb、Cc的另一個(gè)端點(diǎn)聯(lián)接在一起成為中性點(diǎn)N，中性點(diǎn)N接大地。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高壓變頻器，其特征在于所述中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋(11)中，功率器件GA1～GA8串聯(lián)成一條支路，功率器件GB1～GB8串聯(lián)成一條支路，功率器件GC1～GC8串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)成一條支路，快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)成一條支路；由快恢復(fù)二極管Da1～Da4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GA2和功率器件GA3的結(jié)點(diǎn)與功率器件GA6和GA7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Db1～Db4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GB2和GB3的結(jié)點(diǎn)與GB6和GB7的結(jié)點(diǎn)之間，由快恢復(fù)二極管Dc1～Dc4串聯(lián)構(gòu)成的支路并接在功率器件GC2和GC3的結(jié)點(diǎn)與GC6和GC7的結(jié)點(diǎn)之間，用來(lái)實(shí)現(xiàn)零電平，構(gòu)成中性點(diǎn)箝位型三電平結(jié)構(gòu)，快熔F1～F6用來(lái)保護(hù)功率器件，避免電流過(guò)大導(dǎo)致功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8損壞，快熔F1和F2分別串接在由功率器件GA1～GA8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，快熔F3和F4分別串接在由GB1～GB8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，F(xiàn)5和F6分別串接在由功率器件GC1～GC8串聯(lián)構(gòu)成的支路兩端，由快熔、功率器件、快恢復(fù)二極管構(gòu)成的三條支路并接在一起；三條支路中，以每?jī)蓚€(gè)器件為單位，在其兩端并聯(lián)了一組均壓回路；動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs5和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs5串聯(lián)后與靜態(tài)均壓電阻Rp5并聯(lián)構(gòu)成回路，然后與由動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs6和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs6串聯(lián)后與靜態(tài)均壓電阻Rp6并聯(lián)后構(gòu)成的回路串聯(lián)，構(gòu)成均壓回路；并且均壓回路的中點(diǎn)與之前每單位中兩個(gè)器件的中點(diǎn)聯(lián)接在一起，Rs、Cs串聯(lián)構(gòu)成動(dòng)態(tài)均壓回路，用來(lái)在功率器件GA1～GA8、GB1～GB8、GC1～GC8開(kāi)通關(guān)斷暫態(tài)過(guò)程中均衡串聯(lián)器件之間的電壓不平衡，靜態(tài)均壓電阻Rp用來(lái)均衡關(guān)斷后串聯(lián)器件間的電壓不平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓變頻器，其特征在于充電回路(9)中充電開(kāi)關(guān)S1、S2和充電電阻R1、R2分別并聯(lián)，限流環(huán)節(jié)(10)的濾波電容C1和C2串聯(lián)構(gòu)成的支路接于限流電抗器Lc11和限流電阻Rc11的結(jié)點(diǎn)與限流電抗器Lc12和限流電阻Rc12的結(jié)點(diǎn)之間；限流電抗器Lc11、限流電阻Rc11和限流二極管D1、D2串聯(lián)構(gòu)成回路，限流電抗器Lc12、限流電阻Rc12和限流二極管D3、D4串聯(lián)構(gòu)成回路，限流二極管D1、D2、限流電阻Rc11、限流電抗器Lc11和箝位電容Cc11以及限流二極管D3、D4、限流電阻Rc12、限流電抗器Lc12和箝位電容Cc12分別構(gòu)成功率器件器件通斷過(guò)程中正、負(fù)端電壓箝位電路；箝位電容Cc11與Cc12串聯(lián)后接于限流二極管D1與限流電阻Rc11的結(jié)點(diǎn)和限流二極管D3與限流電阻Rc12的結(jié)點(diǎn)之間；箝位電容Cc11與箝位電容Cc12的結(jié)點(diǎn)與濾波電容C1和濾波電容C2的結(jié)點(diǎn)聯(lián)接在一起；限流二極管D1～D4是快恢復(fù)二極管，每個(gè)二極管兩端分別并聯(lián)了動(dòng)態(tài)均壓回路和靜態(tài)均壓電阻Rp1～Rp4，其中限流二極管D1～D4的動(dòng)態(tài)均壓回路由動(dòng)態(tài)均壓電阻Rs1～Rs4和動(dòng)態(tài)均壓電容Cs1～Cs4分別串聯(lián)構(gòu)成。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于二極管箝位型三電平6kV高壓變頻器，包括串聯(lián)的整流器、直流環(huán)節(jié)和逆變器；整流器由隔離變壓器和整流器環(huán)節(jié)構(gòu)成；直流環(huán)節(jié)由充電回路和限流環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成，將整流器輸出的含紋波比較多的直流電進(jìn)行濾波，得到比較平滑的直流電，并抑制器件電流上升率及起對(duì)器件關(guān)斷電壓箝位的作用；逆變器由快速全控器件串聯(lián)使用構(gòu)成的中性點(diǎn)箝位型三電平電壓源逆變橋和輸出LC濾波電路串聯(lián)構(gòu)成，其中電容C
文檔編號(hào)H02M7/487GK1996734SQ200610125231
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月1日
發(fā)明者毛承雄, 陸繼明 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan