[發(fā)明專利]較小電容的多電平變速驅(qū)動器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010124764.3
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN102195558A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 菲利普·鮑德遜
• 申請（專利權(quán)）人: 施耐德東芝換流器歐洲公司
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04;H02M1/14;H02M1/12;H02M1/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 史新宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多電平變速驅(qū)動器及其控制方法，更具體地說，涉及一種利用較小電容(C-less)驅(qū)動器應(yīng)用的“飛跨電容”的多電平變速驅(qū)動器及其控制方法。

背景技術(shù)

由于變速驅(qū)動器的開關(guān)特性構(gòu)成了一個非線性負載，所帶來的諧波干擾越來越不容忽視，尤其是在大功率的調(diào)速系統(tǒng)中。變速驅(qū)動器干擾主要有：變速驅(qū)動器中普遍采用的諸如整流二極管的非線性整流器件，將會對電源產(chǎn)生諧波干擾，引起電源電流畸變(總電流畸變率用THDi表示)，影響供電質(zhì)量；其次，變速驅(qū)動器輸出部分的高頻開關(guān)器件在換向時將在輸出端產(chǎn)生較強高頻電磁輻射干擾。諧波會使掛在同一電源的電機、變壓器和電容等用電設(shè)備損耗增大，嚴重時會過熱或燒毀設(shè)備。

在圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)的變速驅(qū)動器的標準驅(qū)動器電路圖。它包括由整流器構(gòu)成的輸入級、包含大型扼流線圈(Big?choke)L和濾波電容器C的直流鏈路部分、以及由逆變器構(gòu)成的輸出級。其中大型扼流線圈(Big?choke)L保護驅(qū)動器的輸入橋，用于減少驅(qū)動器的輸入電流的諧波，以降低THDi，使之大約為45％。但無附加輸出濾波器的2-電平逆變器不適用于長距離應(yīng)用。

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的C-less驅(qū)動器電路圖，其具有2-電平逆變器。這種方案可以減少輸入電流的THDi。

圖2的變速驅(qū)動器包括由整流器構(gòu)成的輸入級、包含直流鏈路電容器C的直流鏈路部分、以及由逆變器構(gòu)成的輸出級。其中，直流鏈路電容器值比圖1所示的標準AC驅(qū)動電容器值小2％-3％。在直流鏈路部分中，線路電感器(Line?inductor)和小直流鏈路電容器形成具有高截止頻率的低通濾波器。由于逆變器的開關(guān)頻率導(dǎo)致的直流電流被電容器C過濾，但是低輸入電流諧波未被過濾。因此，輸入電流波形為方波并且THDi大約為30％。

無附加輸出濾波器的2-電平逆變器不適用于長距離應(yīng)用。

圖2中的直流鏈路電容器C的電容值受到逆變器停止時的直流鏈路過壓以及諧波生成量的限制。通常，直流鏈路電容器的電容值C通過如下公式1得到：

C′≥2×LS×iS2+23×(L1+M)×iM02VdcPEAK2-2×VAC2]]>公式1

其中：

C’：直流鏈路電容器的電容

L_s：電源電感

L₁：電動機的初級線圈電感

M：電動機的勵磁電感

i_s：線路電流

V直流_PEAK：直流鏈路部分中電路元件的最小額定電壓

i_M0：勵磁電流

V_AC：電源電壓

根據(jù)上述公式1可知，直流鏈路電容器C的電容值較大，因而，導(dǎo)致直流鏈路電容器體積也較大，價格較高，封裝難。

圖3示出了已知的飛跨電容逆變器拓樸結(jié)構(gòu)，其中電容器Cb跨接在兩個IGBT的端子。通常，飛跨電容逆變器中的電容器Cb的電容值如下：