[實(shí)用新型]高壓交流變頻調(diào)速裝置及低壓逆變功率單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220543524.1
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN202872656U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瑞常;羅自永
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市庫馬克新技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02P27/06
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 杜啟剛

[技術(shù)領(lǐng)域]

本實(shí)用新型涉及電機(jī)供電電路，尤其涉及一種高壓交流變頻調(diào)速裝置及低壓逆變功率單元。

[背景技術(shù)]

高壓交流變頻調(diào)速裝置是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合技術(shù)，是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。高壓超大容量變頻調(diào)速裝置目前被廣泛地應(yīng)用于石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業(yè)的各種風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等領(lǐng)域的節(jié)能環(huán)保。

高壓超大容量電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分為功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，后者要解決軟硬件控制問題。

高壓交流變頻調(diào)速裝置通過前端的移相變壓器實(shí)現(xiàn)多脈波整流，輸出H橋逆變疊加多電平輸出，逆變單元使用通用模塊，無需輸入、輸出濾波器即可以控制同步高壓電機(jī)的高壓變頻器。采用多單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，主回路主要由多繞組供電變壓器和數(shù)個(gè)逆變單元構(gòu)成，利用低壓功率器件實(shí)現(xiàn)高壓，避開了電力電子功率器件耐壓不足的問題。多繞組供電變壓器為每個(gè)逆變單元單獨(dú)供電，并實(shí)現(xiàn)單元之間的供電電源隔離和與電網(wǎng)之間的隔離。逆變單元是核心功率部件，其開關(guān)器件為IGBT。

高壓交流變頻調(diào)速裝置輸出側(cè)單元疊加逆變原理如下：

輸出電壓是由多個(gè)三相輸入、單相輸出的低壓逆變功率單元逆變電壓串聯(lián)而成。如圖1所示，為10KV的高壓交流變頻調(diào)速裝置，數(shù)個(gè)逆變單元分成三組，每組單元數(shù)相同，組之間的電壓相位差為120度，將三組單元的輸出?Y?接，即可得到驅(qū)動電機(jī)所需的可變壓變頻三相高壓電源。（以10KV為例）

制作高壓超大容量的交流變頻調(diào)速裝置，需要解決器件散熱問題以及器件耐超大電流的難題，按照目前的公知技術(shù)，在超大電流情況下，功率器件的熱損耗加大，需要新技術(shù)加以解決。

目前技術(shù)下，采用低壓多功率單元串聯(lián)，雖然解決了器件的耐高壓問題，但對于超大電流來說，需要超大功率的器件，由此將帶來熱損耗大幅度增加的問題。熱損耗的增大，一方面浪費(fèi)了電能，與變頻調(diào)速節(jié)能的目的相違背，另一方面也增加了器件以及整機(jī)柜體內(nèi)的溫升，為設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來危害。

目前高壓交流變頻調(diào)速裝置大多通過加強(qiáng)設(shè)備整體散熱能力來解決上述設(shè)備溫升難題，但熱損耗增加而造成的電能浪費(fèi)不能解決。

[發(fā)明內(nèi)容]

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種熱損耗小、溫升低、大容量的低壓逆變功率單元。

本實(shí)用新型另一個(gè)要解決的技術(shù)問題是提供一種熱損耗小、溫升低、大容量的高壓交流變頻調(diào)速裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種低壓逆變功率單元，包括三相整流濾波電路和單相H形橋式逆變電路，三相整流濾波電路的輸出端接單相H形橋式逆變電路的輸入端，單相H形橋式逆變電路的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端；所述的單相H形橋式逆變電路至少為兩個(gè)，全部單相H形橋式逆變電路并接。

以上所述的低壓逆變功率單元，單相H形橋式逆變電路包括第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT，第一IGBT與第二IGBT串接構(gòu)成第一橋臂，第三IGBT與第四IGBT串接構(gòu)成第二橋臂；第一橋臂和第二橋臂的一端接三相整流濾波電路的正極輸出端，第一橋臂和第二橋臂的另一端接三相整流濾波電路的負(fù)極輸出端；第一橋臂和第二橋臂的中點(diǎn)接低壓逆變功率單元的輸出端；第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT的控制端分別接低壓逆變功率單元的控制電路。?

一種高壓交流變頻調(diào)速裝置的技術(shù)方案，包括供電單元和功率模塊，所述的功率模塊包括3個(gè)高壓功率單元，每個(gè)高壓功率單元包括復(fù)數(shù)個(gè)串聯(lián)連接的三相輸入、單相輸出的低壓逆變功率單元；所述的低壓逆變功率單元是上述的低壓逆變功率單元。

以上所述的高壓交流變頻調(diào)速裝置，所述的供電單元包括多繞組隔離變壓器，多繞組隔離變壓器的副邊包括多個(gè)相互隔離的三相繞組，每3個(gè)三相繞組組成一個(gè)同相位組，分別連接功率模塊內(nèi)的3個(gè)對應(yīng)的低壓逆變功率單元。

本實(shí)用新型的低壓逆變功率單元采用至少兩個(gè)單相H形橋式逆變電路并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)超大容量下的超大電流的分流，在實(shí)現(xiàn)超大電流的同時(shí)，大大降低了功率器件的熱損耗，進(jìn)一步提升了高壓變頻調(diào)速裝置的節(jié)能效果，同時(shí)也可以大幅度地降低設(shè)備的溫升，為整體設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

[附圖說明]

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)高壓交流變頻調(diào)速裝置原理圖。