[實用新型]一種IGBT鉗位的三電平變頻器

有效

• 申請號: 201220537681.1
• 申請日: 2012-10-21
• 公開（公告）號: CN202856630U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 郁清林;李鋒
• 申請（專利權）人: 山東博誠機電有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/487
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種變頻器，尤其是涉及一種IGBT鉗位的三電平變頻器。

背景技術

在我國工業系統中廣泛應用的交-直-交型變頻器，其逆變系統的核心是IGBT。由于電力電子器件技術的限制，器件耐壓水平有限，比較成熟的高壓IGBT耐壓只能達到3300V，耐壓6500V的IGBT尚未正式商品化。高壓大電流器件普遍價格昂貴，往往耐壓上一個等級，價格翻了數倍，大大增加了裝置成本。在中高壓大功率的應用場合。考慮到器件的耐壓，電流和成本，為了獲得高電壓等級的功率變換，傳統變頻器只能靠器件的串并聯來實現，而串并聯會帶來開關器件的靜、動態均壓、均流以及驅動信號同步等一系列問題，大大增加了系統的復雜程度，降低了系統的可靠性。

兩電平變頻器的大功率化還有很多新的問題，如較大的du/dt和di/dt對器件及電機的沖擊非常大的提高了負載的絕緣要求。電磁干擾、電磁兼容、軸電壓、軸電流和長線傳輸問題的研究都處于起步階段，這對系統的穩定性可靠性有極大的影響。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種新的技術方案，該技術方案通過將多個功率器件按一定的拓撲結構組成可提供多電平輸出的逆變電路，其主要目的是以三電平輸出來逼近理想的正弦波形，從而減弱輸出波形中的諧波影響。在獲得高壓輸入輸出特性的同時，多電平變頻器也減輕了器件上的高壓應力，可以使用較低電壓等級的器件構造高壓變流器，解決了器件串并聯帶來的問題，降低了系統的綜合成本。

本發明的技術方案通過以下技術措施得以實現。本發明的IGBT鉗位的三電平變頻器，其特征在于：該變頻器的主電路為三相六橋臂變頻電路，第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂、第五橋臂、第六橋臂均包括3個開關元件，其中，第一橋臂、第二橋臂連接輸出電路W相，第三橋臂、第四橋臂連接輸出電路V相，第五橋臂、第六橋臂連接輸出電路U相，所述W相、V相、U相橋臂均設置有6個續流二極管和兩個串聯連接的儲能電容。

本發明IGBT鉗位的三電平變頻器的特別之處還在于：所述變頻器為1140V變頻器。

本發明的有益效果通過上述技術措施得以實現。本發明IGBT鉗位的三電平變頻器，該電路的每一相橋臂有六個開關元件、6個續流二極管，兩個串聯器件的中點通過鉗位IGBT和直流側電容的中點相連接。鉗位IGBT的作用是在開關管導通時提供電流通道防止電容短路。平均每個主管承受正向阻斷電壓為直流側母線電壓的一半，與傳統的兩電平拓撲結構相比較，中點鉗位式三電平逆變器主要優點是器件具有2倍的正向阻斷電壓能力；能減少諧波和有效地降低開關頻率，從而使系統損耗小，如從開關頻率達到同樣輸出性能指標來衡量，三電平的開關頻率將是兩電平的1／5；且其電壓上升率（du/dt）比兩電平通用逆變器降低一半，污染電氣性能的電流上升率（di????????????????????????????????????????????????dt）也隨之減少，能明顯降低損害電機的絕緣性能而延長其工作壽命；隨著電平數增加，每個電平幅值相對降低，電壓變化減少，主電路電流含有的脈動成分小，轉矩脈動和電磁噪聲降低；若三電平逆變器接上中點懸空的三相對稱的星形負載，則負載中將不會有3的倍數次諧波電流流過。

由此可見，與現有技術相比，本發明IGBT鉗位的三電平變頻器具有以下優點：

（1）每個開關器件承受的直流側電壓值降低為直流側電壓值的一半；波形質量得到改善的同時降低了開關頻率；

（2）電壓上升率du／dt降低為兩電平變流器的一半；

（3）輸出電壓電平數的增多，每個電平相對幅值降低，電壓變化減小，電流脈動降低，降低了電磁干擾；

（4）通過鉗位IGBT的開通和關斷，消除了三相輸出電壓中某相輸出電壓為零時有電流流入或流出直流側電容中點，當流入與流出電流不相等時造成上下電容電壓不等，中點電位漂移，影響輸出電壓波形質量的問題；

（5）同一橋臂上同一只IGBT內兩只管子通斷頻率相同。

因此，本發明具有突出的實質性特點和顯著的技術進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

下面結合附圖，對本發明具體實施方式作進一步說明。

圖1為本發明IGBT鉗位的三電平變頻器電路示意圖。

圖2為圖1的W相P狀態示意圖。

圖3為圖1的W相0狀態示意圖。

圖4為圖1的W相N狀態示意圖。

具體實施方式