[發(fā)明專利]高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110430946.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102611326A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢平勁;范少春;蔣紹濤;龔世纓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北三環(huán)發(fā)展股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M5/458
• 分類號(hào): H02M5/458
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置，包括：移相變壓器（10）、一次繞組（100）、第一二次繞組（101）、第一功率單元（1）、第二功率單元（2）、第三功率單元（3）；其特征在于：

移相變壓器（10）設(shè)有一次繞組（100）一組，接成星形或角形；設(shè)有二次繞組九組，分為三部分：?第一二次繞組（101）、第二二次繞組（102）、第三二次繞組（103）組成第一部分；第四二次繞組（104）、第五二次繞組（105）、第六二次繞組（106）組成第二部分；第七二次繞組（107）、第八二次繞組（108）、第九二次繞組（109）組成第三部分，每部分中三組二次繞組對(duì)應(yīng)的線電壓有相同的相位；

一次繞組（100）與三相電源相連接；

第一二次繞組（101）的三個(gè)輸出端?與第一功率單元（1）的三個(gè)輸入端相連接；第二二次繞組（102）的三個(gè)輸出端與第二功率單元（2）的三個(gè)輸入端相連接；第三二次繞組（103）的三個(gè)輸出端與第三功率單元（3）的三個(gè)輸入端相連接；

第四二次繞組（104）的三個(gè)輸出端與第四功率單元（4）的三個(gè)輸入端相連接；第五二次繞組（105）的三個(gè)輸出端與第五功率單元（5）的三個(gè)輸入端相連接；第六二次繞組（106）的三個(gè)輸出端與第六功率單元（6）的三個(gè)輸入端相連接；

第七二次繞組（107）的三個(gè)輸出端與第七功率單元（7）的三個(gè)輸入端相連接；第八二次繞組（108）的三個(gè)輸出端與第八功率單元（8）的三個(gè)輸入端相連接；第九二次繞組（109）的三個(gè)輸出端與第九功率單元（9）的三個(gè)輸入端相連接；

第一功率單元（1）、第二功率單元（2）、第三功率單元（3）、第四功率單元（4）、第五功率單元（5）、第六功率單元（6）、第七功率單元（7）、第八功率單元（8）、第九功率單元（9）九個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)功率單元的H橋逆變器都有兩個(gè)交流輸出端，第一功率單元（1）、第四功率單元(4）和第七功率單元（7）的交流輸出端依次串聯(lián)，組成高壓變頻器交流輸出中的一相；第二功率單元（2）、第五功率單元（5）和第八功率單元（8）的交流輸出端依次串聯(lián)；第三功率單元（3）、?第六功率單元（6）和第九功率單元（9）的交流輸出端依次串聯(lián)，分別組成高壓變頻器交流輸出中的另外兩相；每相的一個(gè)對(duì)應(yīng)端連接在一起，構(gòu)成星形連接，每相的另一端與三相負(fù)載的一個(gè)輸入端相連接，構(gòu)成高壓變頻器三相交流輸出端與三相交流負(fù)載三個(gè)輸入端相連。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置，其特征在于：

所述的第一功率單元（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括熔斷器（11）、IGBT構(gòu)成的雙向PWM變流器（12）、直流濾波電容器（13）、IGBT構(gòu)成的H橋逆變器（14）及連接電抗器（15）。

3.其中雙向PWM變流器（12）的三個(gè)輸入端經(jīng)連接電抗器（15）及熔斷器（11）與移相變壓器（10）中對(duì)應(yīng)的一組二次繞組接連；雙向PWM變流器（12）的兩個(gè)輸出端與直流濾波電容器（13）兩端及H橋逆變器（14）輸入端并連。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置，其特征在于：所述的第二功率單元（2）、第三功率單元（3）、第四功率單元（4）、第五功率單元（5）、第六功率單元（6）、第七功率單元（7）、第八功率單元（8）、第九功率單元（9）內(nèi)部結(jié)構(gòu)與第一功率單元（1）相同。

5.一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化控制方法，其步驟如下：

A、通過現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)功率單元中雙PWM整流器輸入側(cè)的三相電壓及三相電流的大小和相位；

B、利用矢量控制原理進(jìn)行座標(biāo)變換，將電機(jī)電壓矢量U1的位置定位為d-q坐標(biāo)系中的d軸，超前90電角度的位置定為q軸，則輸入電流中的無功分量及有功分量均可確定；

C、通過現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)功率單元中H橋逆變器輸出側(cè)的電流；將H橋逆變器的參考正弦波電壓與H橋逆變器輸出側(cè)電流相乘，得到H橋逆變器輸出功率；將H橋逆變器輸出功率除以雙PWM整流器輸入側(cè)的d軸電壓，經(jīng)低通濾波濾去諧波后可得到H橋逆變器輸出電流中的有功分量；

D、串聯(lián)H橋高壓變頻器在運(yùn)行時(shí)，必須維持濾波電容器上的直流電壓為設(shè)定值；利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)功率單元中直流側(cè)濾波電容器上的直流電壓，與設(shè)定值比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到直流側(cè)電流的設(shè)定值；

E、為了使通過直流側(cè)母線濾波電容器的電流接近于零，并保持直流母線上的電壓接近恒定，必須迫使功率單元中雙PWM整流器輸入側(cè)的所需要的有功電流等于H橋逆變器輸出有功電流與直流側(cè)電流設(shè)定值之和；

F、為了提高串聯(lián)H橋高壓變頻器的功率因數(shù)，在通常情況下雙PWM整流器輸入側(cè)的無功電流設(shè)定值為零，無功電流的實(shí)測(cè)值與設(shè)定值（設(shè)定值為零）比較后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到雙PWM整流器輸入側(cè)的無功電流的指令值；

G、雙PWM整流器輸入側(cè)的有功電流實(shí)測(cè)值與的所需要的有功電比較后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到雙PWM整流器輸入側(cè)的有無功電流的指令值；

H、根據(jù)雙PWM整流器電路原理，通過計(jì)算，由上述步驟F和步驟G所得到的有功電流給定值和無功電流給定值可得到d?軸及q軸指令電壓；

I、根據(jù)步驟H所得到的d?軸及q軸給定電壓，經(jīng)坐標(biāo)變換后，可得到雙PWM整流器所需要的產(chǎn)生三相PWM的參考正弦電壓。