[發(fā)明專利]交交直接變換的中壓變頻器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110132824.0
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102185490A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣婷;李華武;馬紅星;江劍鋒;楊喜軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02M5/16
• 分類號: H02M5/16;H02P27/16
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種變頻器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種交交直接變換的中壓變頻器。

背景技術(shù)

在三相中壓變頻調(diào)速領(lǐng)域，常用一種多級串聯(lián)電壓源逆變器的級聯(lián)變頻器，屬于高低高型，最高輸入電壓為10kV，目前每級電壓源逆變器單元的前級一般采用不控整流器，少數(shù)采用三相可控整流器。高低高型的級聯(lián)變頻器，通用結(jié)構(gòu)包括3x級數(shù)個三相不控整流器、3x級數(shù)個單相電壓源逆變器、一個高壓輸入、低壓輸出的降壓變壓器，降壓變壓器的特征為初級為Y接三相繞組、次級為3x級數(shù)個曲折三相繞組，曲折三相繞組連接組別的基本角度差為(60°/級數(shù))，每三個三相繞組連接組別相同，一個整流器配套一個逆變器。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枺?2104140.7，名稱為“無諧波污染高壓大功率變頻器”的專利；江友華博士在《高壓大功率異步電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載調(diào)速技術(shù)的研究》(上海大學(xué)博士學(xué)位論文.2006年02月)也公開了級聯(lián)多重化即多級串聯(lián)一定范圍的應(yīng)用，發(fā)揮了變頻調(diào)壓調(diào)速、節(jié)能降耗的作用，理論和實(shí)踐都證明了多級串聯(lián)的級聯(lián)變頻器結(jié)構(gòu)是一種可行的電路結(jié)構(gòu)，但是功率結(jié)構(gòu)仍然現(xiàn)存不可忽視的問題，例如：降壓變壓器的設(shè)計復(fù)雜，表現(xiàn)為次級曲折繞組設(shè)計復(fù)雜；三相整流器數(shù)量多；整流器的負(fù)載不平衡，需要大容量的電解電容；整機(jī)體積大、效率低、成本高、控制復(fù)雜、性能較差；更高電壓輸出需要更多的逆變器串聯(lián)級數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種交交直接變換的中壓變頻器，具有構(gòu)思新穎、通用性強(qiáng)、總體結(jié)構(gòu)簡單和改善網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的特點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括：降壓變壓器和三個變換器陣列，其中：降壓變壓器的三個三相次級繞組分別與三個變換器陣列的輸入端連接。

所述的降壓變壓器的初始相位為0°，該降壓變壓器的相鄰三相次級繞組具有不同的相位，基本相位差的絕對值為20°。

所述的降壓變壓器的初級繞組和0°相位的次級繞組采用Yg接法，+20°相位的次級繞組和-20°相位的次級繞組采用曲折接法。

所述的變換器陣列包括：三個矩陣變換電路和三個升壓變壓器，其中：三個矩陣變換電路的輸入端分別與三個三相次級繞組連接，三個矩陣變換電路的輸出端分別與三個升壓變壓器的單相初級繞組連接。

所述的升壓變壓器為單相升壓變壓器。

所述的三個變換器陣列中的升壓變壓器的單相次級繞組分別依次串聯(lián)連接，形成三相高壓變頻輸出，對應(yīng)相同相位三相次級繞組的升壓變壓器的連接序列位置相同；每個變換器陣列中第一個升壓變壓器的單相次級繞組的未串聯(lián)端相連，形成中點(diǎn)N。

所述的矩陣變換電路由六個雙向可控開關(guān)組成三橋臂結(jié)構(gòu)，三個橋臂的中點(diǎn)與對應(yīng)的三相次級繞組連接，上橋臂三個雙向可控開關(guān)的一端和下橋臂三個雙向可控開關(guān)的一端分別與對應(yīng)的升壓變壓器的單相初級繞組連接，該矩陣變換電路為三相交流電壓輸入，單相交流電壓輸出。

本發(fā)明采用移相的降壓變壓器輸出相差20°的三相次級繞組，每個三相次級繞組為三個矩陣變換電路供電，這三個矩陣變換電路分屬不同的變換器陣列，期望輸出電壓相位相差120°。矩陣變換電路采用矩陣變換器工作原理，輸出基波為正弦波的高頻脈沖電壓。當(dāng)整個裝置的負(fù)載功率平衡時，每個三相次級繞組的負(fù)載平衡，電流為正弦波形且與三相次級繞組輸出電壓同步。這樣對于整個裝置而言，輸入與輸出均表現(xiàn)為單位輸入功率因數(shù)，對電網(wǎng)沒有諧波電流污染，線路損耗較低，而且本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。采用單相高頻的升壓變壓器輸出串聯(lián)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電氣隔離和升壓比任意增加的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電路原理圖。

圖2為矩陣變換電路原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例包括：降壓變壓器1和三個變換器陣列2、3、4，其中：降壓變壓器1的三個三相次級繞組分別與三個變換器陣列2、3、4的輸入端連接。

所述的降壓變壓器的初始相位為0°，該降壓變壓器的相鄰三相次級繞組具有不同的相位，基本相位差的絕對值為20°即+20°相位的次級繞組5、0°相位的次級繞組6和-20°相位的次級繞組7。

所述的降壓變壓器的初級繞組和0°相位的次級繞組6采用Yg接法，+20°相位的次級繞組5和-20°相位的次級繞組7采用曲折接法。