一種用于級聯(lián)型高壓變頻器的功率單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于級聯(lián)型高壓變頻器的功率單元。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，高壓電機(jī)逐步向低功率段延伸，取代原來的低壓電機(jī)，以提高運(yùn)行效率。作為高壓電機(jī)的配套設(shè)備，高壓變頻器也隨之向低功率擴(kuò)展。
[0003]在高壓風(fēng)機(jī)、水栗等應(yīng)用領(lǐng)域，目前應(yīng)用最多的是功率單元級聯(lián)型高壓變頻器，輸出電壓質(zhì)量好，輸入諧波電流低，維護(hù)方便。
[0004]但是，這類高壓變頻器也存在其弱點(diǎn)，例如，需要多副邊繞組移相變壓器，體積較大;功率單元數(shù)量多，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。隨著高壓變頻器向低功率段擴(kuò)展，上述缺點(diǎn)就顯得更加突出。
[0005]目前級聯(lián)型高壓變頻器多采用輸入三相橋式整流、單相H橋逆變輸出的單元結(jié)構(gòu)，其功率單元電路如圖1所示。以每功率單元輸出722V為例，每相采用8個功率單元串聯(lián)，24個功率單元可以組成一臺1KV高壓變頻器;功率單元采用1700V的IGBT;對應(yīng)的移相變壓器共包括135個副邊繞組，一臺400KW的高壓變頻器外形尺寸寬度達(dá)4米。即使是200KW/10KV的變頻器，體積也相差無幾。
[0006]為了減少功率單元的數(shù)量，有些高壓變頻器的功率單元采用了三電平的逆變結(jié)構(gòu)，其功率單元電路如圖2 ο仍采用1700V的IGBT，每功率單元可以輸出1450V，12個功率單元就可組成1KV的高壓變頻器;但功率單元仍需要三相整流輸入，與其相對應(yīng)，移相變壓器的繞組數(shù)為63個;另外需要附加電路以保持兩個濾波電路電壓的平衡，控制邏輯也更復(fù)雜。
[0007]針對各種功率單元的上述不足，本實(shí)用新型提供了另外一種功率單元，在提高功率單元輸出電壓的同時，可以降低移相變壓器的副邊繞組數(shù)，保持上、下濾波電路電壓的自然平衡，從而在維持控制方便的同時，能夠減小高壓變頻器的體積，并降低高壓變頻器的材料成本及安裝成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案為一種用于級聯(lián)型高壓變頻器的功率單元，包括半橋整流電路(I)、2組串聯(lián)的濾波電路(21和22)、全橋逆變電路(3)和功率單元控制電路(4)，其特征在于，功率單元具有2個輸入端(a和b)和2個輸出端(u和V);所述半橋整流電路(I)包括兩個串聯(lián)的整流管(11和12)，其中上整流管(11)的陽極連接下整流管(12)的陰極，連接點(diǎn)連接功率單元的第一輸入端(a);所述2組串聯(lián)的濾波電路(21和22)參數(shù)相同，串接點(diǎn)連接功率單元的第二輸入端(b);所述全橋逆變電路(3)包括2個橋臂(31和32);每個橋臂(31或32)都包括4個串聯(lián)的IGBT開關(guān)管(311-314或321-324)和2個串聯(lián)的二極管(315-316或325-326)，其中第一開關(guān)管(311或321)的E極連接第二開關(guān)管(312或322)的C極，第二開關(guān)管(312或322)的E極連接第三開關(guān)管(313或323)的C極，第三開關(guān)管(313或323)的E極連接第四開關(guān)管(314或324)的C極;第一二極管(315或325)的陽極連接第二二極管(316或326)的陰極，并連接2組濾波電路(b)的串接點(diǎn)；第一二極管(315或325)的陰極也連接第一開關(guān)管(311或321)的E極，第二二極管(316或326)的陽極也連接第四開關(guān)管(314或324)的C極;上整流管(11)的陰極連接第一組濾波電路(21)串接點(diǎn)外的另一端和2個橋臂(31和32)中第一開關(guān)管(311或321)的C極，第二整流管(I 2)的陽極連接第二組濾波電容(22)串接點(diǎn)外的另一端和2個橋臂中第四開關(guān)管(314或324)的E極；2個橋臂(31和32)中第二開關(guān)管(312或322)的E極分別作為功率單元的兩個輸出端(u和V);所述功率單元控制電路(4)連接所述全橋逆變電路(3)，并具有光纖接口作為功率單元的控制接口。
[0009]第二技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其特征在于，上整流管(11)與下整流管(12)的連接點(diǎn)直接連接功率單元的第一輸入端(a)。
[0010]第三技術(shù)方案基于第二技術(shù)方案，其特征在于，還包括熔斷器(51)，上整流管(11)與下整流管(12)的連接點(diǎn)通過熔斷器(51)連接功率單元的第一輸入端(a)。
[0011]第四技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其特征在于，2組濾波電容(21和22)的串聯(lián)公共端直接連接功率單元的第二輸入端(b)。
[0012]第五技術(shù)方案基于第四技術(shù)方案，其特征在于，還包括熔斷器(52)，2組濾波電路(21和22)的串聯(lián)公共端通過熔斷器(52)連接功率單元的第二輸入端(b)。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有的功率單元示意圖；
[0014]圖2為常規(guī)三電平功率單元的電路示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型提供的功率單元示意圖。
[0016]【主要部件的附圖標(biāo)記】
[0017]1:整流電路
[0018]11-16:整流管
[0019]21-22:濾波電路
[0020]3:逆變電路
[0021]31:左橋臂
[0022]311-314:左橋臂開關(guān)管
[0023]315-316:左橋臂二極管
[0024]32:右橋臂
[0025]321-324:右橋臂開關(guān)管
[0026]325-326:右橋臂二極管
[0027]4:功率單元控制電路
[0028]51-52:熔斷器
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對本實(shí)用新型的功率單元作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]圖3為本實(shí)用新型提供的功率單元示意圖。在圖3中，與圖1、2中功能相同的部件采用相同的標(biāo)號。[0031 ]如圖3所示，本實(shí)用新型的功率單元包括，半橋整流電路1、2組串聯(lián)的濾波電路21和22、全橋逆變電路3和功率單元控制電路4。功率單元具有2個輸入端a和b和2個輸出端u和V;所述半橋整流電路I包括兩個串聯(lián)的整流管11和12，其中上整流管11的陽極連接下整流管12的陰極，連接點(diǎn)連接功率單元的第一輸入端a;所述2組串聯(lián)的濾波電路(電容器)21和22參數(shù)相同，串接點(diǎn)連接功率單元的第二輸入端b;所述全橋逆變電路3包括2個橋臂31和32;每個橋臂31或32都包括4個串聯(lián)的IGBT開關(guān)管311-314或321-324和2個串聯(lián)的二極管315-316或325-326，其中第一開關(guān)管311或321的E極連接第二開關(guān)管312或322的C極，第二開關(guān)管312或322的E極連接第三開關(guān)管31