[發明專利]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

• 申請號: 201110430946.8
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102611326A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 畢平勁;范少春;蔣紹濤;龔世纓
• 申請（專利權）人: 湖北三環發展股份有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，更具體的涉及一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置及其控制方法，具有簡化變頻器的結構、降低變頻器的制造成本和提高效率的優點。

背景技術

目前，在工程上用于交流變頻調速的串聯H橋高壓變頻器中，直流母線上并聯了體積龐大、價格昂貴的濾波電容器組，用來抑制直流電壓波動。

具有四象限運行功能的大功率單元串聯式高壓變頻器一般采用如下結構：

每一個功率單元包含由IGBT組成的三相雙PWM整流橋、濾波電容器組、由IGBT組成的單相H橋逆變器以及控制電路。每一相的多個功率單元相串聯，可得到三相輸出的高電壓。每一個功率單元的三相雙PWM整流橋與電源變壓器的一組二次側繞組相聯。為了抑制直流電壓波動，三相雙PWM整流橋輸出側與單相H橋逆變器輸入側之間的直流母線上并聯了濾波電容器組。為了減小高壓變頻器輸出的電壓諧波，每相的功率單元中的H橋逆變器采用載波移相控制。這種變頻器可以使高壓大功率電機在很寬的范圍內實現四象限平滑調速。其缺點是功率單元中濾波電容器組的容量較大，需要的電容器數量較多。電容器的價格昂貴，電容器組的體積龐大。

因此，有必要克服現有技術的不足，提供一種串聯H橋高壓變頻器直流側母線電容器容量最小化裝置及其控制方法，減小功率單元中濾波電容器的數量，降低高壓變頻器的制造成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化裝置。使得通過功率單元中濾波電容器的電流接近于零，則所需要電容器數量減小，從而縮小了功率單元體積，降低了高壓變頻器的制造成本。

為了實現上述目的，采用如下技術方案：

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、一次繞組、第一二次繞組、第一功率單元、第二功率單元、第三功率單元；其特征在于：

移相變壓器設有一次繞組一組，接成星形或角形；設有二次繞組九組，分為三部分：第一二次繞組、第二二次繞組、第三二次繞組組成第一部分；第四二次繞組、第五二次繞組、第六二次繞組組成第二部分；第七二次繞組、第八二次繞組、第九二次繞組組成第三部分，每部分中三組二次繞組對應的線電壓有相同的相位。

一次繞組與三相電源相連接。

第一二次繞組的三個輸出端與第一功率單元的三個輸入端相連接；第二二次繞組的三個輸出端與第二功率單元的三個輸入端相連接；第三二次繞組的三個輸出端與第三功率單元的三個輸入端相連接。

第四二次繞組的三個輸出端與第四功率單元的三個輸入端相連接；第五二次繞組的三個輸出端與第五功率單元的三個輸入端相連接；第六二次繞組的三個輸出端與第六功率單元的三個輸入端相連接。

第七二次繞組的三個輸出端與第七功率單元的三個輸入端相連接；第八二次繞組的三個輸出端與第八功率單元的三個輸入端相連接；第九二次繞組的三個輸出端與第九功率單元的三個輸入端相連接。

第一功率單元、第二功率單元、第三功率單元、第四功率單元、第五功率單元、第六功率單元、第七功率單元、第八功率單元、第九功率單元等九個功率單元結構相同，每個功率單元的H橋逆變器都有兩個交流輸出端，第一功率單元、第四功率單元和第七功率單元的交流輸出端依次串聯，組成高壓變頻器交流輸出中的一相；第二功率單元、第五功率單元和第八功率單元的交流輸出端依次串聯；第三功率單元、第六功率單元和第九功率單元的交流輸出端依次串聯，分別組成高壓變頻器交流輸出中的另外兩相；每相的一個對應端連接在一起，構成星形連接，每相的另一端與三相負載的一個輸入端相連接，構成高壓變頻器三相交流輸出端與三相交流負載三個輸入端相連。

所述的第一功率單元內部結構包括熔斷器、IGBT構成的雙向PWM變流器、直流濾波電容器、IGBT構成的H橋逆變器及連接電抗器。其中雙向PWM變流器的三個輸入端經連接電抗器及熔斷器與移相變壓器中對應的一組二次繞組接連；雙向PWM變流器的兩個輸出端與直流濾波電容器兩端及H橋逆變器輸入端并連。

所述的第二功率單元、第三功率單元、第四功率單元、第五功率單元、第六功率單元、第七功率單元、第八功率單元、第九功率單元等內部結構與第一功率單元相同。

每一相的功率單元數量不限于3個，每一相實際所需要的功率單元數量按照高壓變頻器的電壓等級設置。

本發明的另一目的在于提出了一種高壓變頻器直流母線電容容量最小化控制方法。使得通過直流側母線濾波電容器的電流接近于零，直流母線上的電壓接近恒定。

為了實現上述目的，采用如下技術方案：