[發(fā)明專利]一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010233678.6
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN102013813A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左強(qiáng);張其生;李曠;趙淑玉;王振
• 申請（專利權(quán)）人: 榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號: H02M5/40
• 分類號: H02M5/40;H02M5/458
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別是一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著電氣傳動技術(shù)的發(fā)展，尤其是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，作為大容量傳動的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。高壓變頻器以其高效節(jié)能、高功率因數(shù)及高可靠性等特點(diǎn)，結(jié)束了傳統(tǒng)方法造成的能源和人力浪費(fèi)，延長了電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等使用壽命，改善了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，在鋼鐵、石油、煤炭、自來水、電力等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

目前，高壓變頻器的市場迅速發(fā)展，競爭更是十分激烈。在同等條件下，成本低、體積小高壓變頻器無疑將擁有絕對的市場競爭力優(yōu)勢，給企業(yè)帶來巨大的利益。

目前的高壓變頻器，整體都是由控制柜、變壓器柜、功率柜組成。

其中，變壓器柜在整個高壓變頻器系統(tǒng)里，占據(jù)了很大比重的成本及體積，并且容量越大的高壓變頻器，其對變壓器的容量要求也越高，這樣使高壓變頻器的成本也直線上升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使四象限高壓變頻器無需變壓器即可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速及四象限運(yùn)行電機(jī)的目的，大大減少了高壓變頻器的體積，降低了成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括高壓充電電路、電感、整流電路、逆變電路，高壓電網(wǎng)直接經(jīng)過高壓充電電路、耦合或非耦合電感后進(jìn)入高壓變頻器整流電路，整流電路是由多個整流單元組成的可控整流系統(tǒng)，經(jīng)整流后的直流電壓為逆變電路供電，逆變輸出端接入耦合或非耦合電感；所述的整流電路及逆變電路由功率單元串聯(lián)組成。

所述的整流電路、逆變電路的功率單元為兩個IGBT開關(guān)器件組成的半橋結(jié)構(gòu)。

所述的整流電路、逆變電路的功率單元為四個IGBT開關(guān)器件組成的H橋結(jié)構(gòu)。

所述的整流電路與逆變電路采用的功率單元結(jié)構(gòu)相同，可相互替代。

整流電路與逆變電路均為三相，每相由偶數(shù)n個功率單元串聯(lián)而成，分為上下兩組，每組的功率單元個數(shù)為n/2個，整流電路每相的輸入端為兩組單元的中點(diǎn)處，且輸入端與每組單元之間以耦合或非耦合電感連接；逆變電路每相的輸出端為兩組單元的中點(diǎn)處，且輸出端與每組單元之間也以耦合或非耦合電感連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性體現(xiàn)在：

1)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，高壓變頻器的成本至少減小一半；

2)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，高壓變頻器的體積至少減小一半，在現(xiàn)場的占地面積也因此至少減小一半；

3)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，高壓變頻器的重量至少減小一半，運(yùn)輸成本也相應(yīng)減小；

4)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，高壓變頻器的結(jié)構(gòu)相比簡單很多，生產(chǎn)周期至少減小一半，也有利于現(xiàn)場的安裝、調(diào)試和維護(hù)；

5)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，省去了在變壓器的能耗，也無需考慮高壓變頻器在變壓器上的溫升效應(yīng)；

6)高壓變頻器沒有變壓器，省去了變壓器柜，高壓變頻器具有絕對的市場競爭力優(yōu)勢。

本發(fā)明所涉及的一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)洌顾南笙薷邏鹤冾l器無需變壓器即可實(shí)現(xiàn)高壓變頻調(diào)速以及將能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到四象限運(yùn)行電機(jī)的目的。使用此種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的四象限高壓變頻器能大大減少高壓變頻器的整體體積和成本，具有絕對的市場競爭力優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是半橋式功率單元組成的無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2是H橋式功率單元組成的無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖3是半橋式功率單元內(nèi)電流流向圖；

圖4是H橋式功率單元內(nèi)電流流向圖。

具體實(shí)施方式

見圖1、圖2，一種無變壓器的四象限高壓變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括高壓充電電路、電感L、整流電路、逆變電路，高壓電網(wǎng)直接經(jīng)過高壓充電電路、耦合或非耦合電感L1后進(jìn)入高壓變頻器整流電路，整流電路是由多個整流單元組成的可控整流系統(tǒng)，經(jīng)整流后的直流電壓為逆變電路供電，逆變輸出端接入耦合或非耦合電感L2；所述的整流電路及逆變電路由功率單元串聯(lián)組成，高壓充電電路由充電電阻R與開關(guān)KM并聯(lián)組成。

整流電路與逆變電路采用的功率單元相同，可相互替代；所述的功率單元為半橋或H橋可控結(jié)構(gòu)。圖1的功率單元為半橋結(jié)構(gòu)，圖2的功率單元為H橋結(jié)構(gòu)。