[發(fā)明專利]雙串聯(lián)高電壓變頻裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710063011.4
• 申請日: 2007-01-24
• 公開（公告）號: CN101232253A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 馬志剛
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M5/458;H02M7/48;H02M7/537;H02M7/5387
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)中、高壓交流電動機變頻調(diào)速的高電壓變頻裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，在生產(chǎn)實踐中，凡是需要交流電源的頻率高于或低于電網(wǎng)頻率，或頻率要求可調(diào)的地方，都要使用變頻器。在工業(yè)上，采用交流電動機實現(xiàn)電力傳動比采用直流電動機，在結(jié)構(gòu)上更簡單，制造更容易，價格更便宜，而且維修更方便，因而各種容量的交流電動機均獲得了廣泛和大量使用。這類機械大多采用恒速交流傳動，而輸出量的調(diào)節(jié)是利用擋板、閥門或空放回流的辦法進(jìn)行，白白損失了大量的電能。因此，在這類機械上采用變頻調(diào)速，根據(jù)輸出量的要求用電氣手段改變輸出功率，對節(jié)能有著巨大意義。

由于電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在由電力半導(dǎo)體器件如IGBT構(gòu)成的靜止式變頻器技術(shù)已很成熟，因而交流電動機的變壓變頻(VVVF)調(diào)速已日益普及，其優(yōu)越性亦廣為人們所熟知。目前，變頻器在我國的應(yīng)用正高速上升。但是變頻調(diào)速至今主要還是應(yīng)用在200KW以下的中、小容量和380V的低壓電機上，而在礦山、冶金、化工、石油、建材等工業(yè)部門和水廠、電廠，使用著大量的6-10KV的中、高壓風(fēng)機、水泵、壓縮機和攪拌機等，這些機械功率都在200KW以上，有的高達(dá)數(shù)千甚至上萬KW，它們在電力傳動消耗上所占的比重和所消耗的電能是非常可觀的。

公告號為CN?1039271C的中國專利95119585.9，述及一種高電壓電力變換方法及裝置，公開了單元串聯(lián)多電平高電壓變頻裝置，輸出采用若干“功率單元”串聯(lián)的新型結(jié)構(gòu)，即由切分單元將高電壓切分為多路獨立低電壓、由多個功率電子單元將多路低電壓串聯(lián)為可變幅值、頻率、相數(shù)、相位的高電壓裝置，解決了高壓變頻裝置要求高而電力半導(dǎo)體器件耐壓能力有限、器件串聯(lián)可靠性低的問題。該已有技術(shù)公開的高壓變頻變換方法與裝置已成為高電壓變頻器領(lǐng)域的主流技術(shù)。

為了電平隔離及避免輸入和輸出相互牽制，高電壓變頻器輸入側(cè)都裝有輸入變壓器。然而由于銅、鐵等原材料的價格不斷上漲，環(huán)保費用的不斷上升，使以鐵心、線圈和絕緣材料為主要構(gòu)件的變壓器的成本不斷提高，導(dǎo)致高壓變頻器的價格日趨高昂。為此，人們期望應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的同時，能夠盡量減少節(jié)能的代價，而革除輸入變壓器成為行業(yè)內(nèi)持續(xù)努力的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種成本低、易于制造、重量輕的新式高壓變頻裝置，通過電力電子器件實現(xiàn)輸入和輸出雙串聯(lián)，充分利用已形成規(guī)模的通用變頻器制造技術(shù)，進(jìn)一步降低上述已有技術(shù)的裝置造價，使高壓變頻器單位功率成本接近低壓通用變頻器的單位功率成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙串聯(lián)高電壓變頻裝置采用了以下技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的一種雙串聯(lián)高電壓變頻裝置，包括輸入單元組、耦合單元組、輸出單元組和控制驅(qū)動電路，所述輸入單元組包括多個輸入單元，每個輸入單元有兩個輸入端和三個輸出端，各輸入單元串連起來用于接收輸入直流或?qū)⑤斎虢涣髡麨橹绷鞯碾娏Γ粋€輸入單元對應(yīng)一個或多個輸出單元。每個輸入單元包括電容、電力電子元件、限流電阻和保護(hù)開關(guān)，所述電容用于支撐單元電壓，所述電力電子元件組成三相逆變橋，產(chǎn)生高頻交流電壓，以降低耦合單元的造價，所述限流電阻與保護(hù)開關(guān)并聯(lián)，用于裝置啟動和停機時限流，所述保護(hù)開關(guān)用于啟動結(jié)束將電阻旁路，并對裝置起保護(hù)作用。所述耦合單元組包括多個耦合單元，每個耦合單元由一個三相脈沖變壓器或三個單相脈沖變壓器組成，處于所述輸入單元和輸出單元之間，用于電壓隔離并傳遞功率和避免輸出被輸入牽制，所述耦合單元的輸入線圈接成星形或三角形，并且與所述的輸入單元三相逆變橋相連，所述的脈沖變壓器輸出線圈各對應(yīng)裝置輸出的一相。所述輸出單元組包括多個輸出單元。每個輸出單元包括可控極性的高頻整流電路和電容，高頻整流電路接耦合單元的脈沖變壓器輸出端，脈沖變壓器線圈等效電感和電容組成濾波器，各輸出單元同極性堆疊成三相輸出。

所述輸入單元各保護(hù)開關(guān)采用低壓開關(guān)，所述輸入單元是將380伏至690伏的低壓通用變頻器的整流橋去掉，僅調(diào)整波形發(fā)生器或在波形發(fā)生器后加裝邏輯轉(zhuǎn)換電路，使其調(diào)制脈沖變?yōu)橄噜彉O性相反，適應(yīng)高頻波形產(chǎn)生的要求，即產(chǎn)生幾千赫茲的高頻波形。

所述的脈沖變壓器輸出線圈除兩端外可帶有中心抽頭。

一個輸出單元可對應(yīng)一個或多個輸入單元，輸出單元的空間排列順序與其對應(yīng)的輸入單元空間排列順序一致。