[發明專利]多相電力驅動器及其功率單元

有效

• 申請號: 201310706158.6
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104734528B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 安德雷斯·博埃赫利;尤卡·帕洛邁基
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02H7/10;H02P27/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬

本申請提供了與多相交流負載一起使用的多相電力驅動器及其功率單元。多相電力驅動器包括多相電力變壓器和多個功率單元；功率單元中的每個都包括：整流器以及電容器組；電容器組包括串聯連接的多個電容器集合；電容器集合中的每個都包括一個電容器或并聯連接的多個電容器元件；電壓測量器件，適于測量相對于電容器組的DC+和DC?的其中一個的電位，位于DC+和DC?中的另一個以及串聯連接的電容器集合中連接點的各個電壓；以及控制系統，適于基于已測量的各個電壓對多個電容器集合上的故障進行監控。通過具有這種電容器組電壓監控系統，可以保護電容器避免在每個電容器上發生過壓。

技術領域

本發明涉及多相電力驅動器領域，更特別地，涉及具有電容器組電壓監控的多相電力驅動器。

背景技術

級聯型多相電力驅動器在工業上用來向交流電動機提供可變電力。這些相同的驅動器可以用在不具體涉及電動機但需要可變輸出電壓或頻率的其他應用中。典型的驅動器具有交流輸入電源和一些類型的轉換裝置，轉換裝置常使用固態器件，用于將固定的交流輸入電壓轉換成可變電壓和/或可變頻率的輸出。美國專利5,625,545中描述了這樣一種類型的驅動器，通過引用的方式將該專利合并于此。該專利描述了被用作驅動器的電源，該電源使用若干被布置成產生三相交流輸出的功率單元。這樣的多個串聯的功率單元可用于提供比單個功率單元更高的電壓輸出。在這些功率單元中，整流器的直流電流通常與輸出變流器的直流電流匹配，然而瞬時紋波電流通常不匹配。優選地，提供平滑電容器來輸送差分紋波電流，平滑電容器可以起到電流平滑濾波器的作用。電容器是電容器組的代表，其精確的值取決于感性負載的功率要求。

使用中間電壓（例如，在400V之上）的功率單元的直流電容器組經常使用串聯的兩個或三個電解電容器。如果使用兩電平逆變器拓撲結構，則不測量這些電容器之間的中間電位的電壓。

當電解電容器過載時，它們不是熱穩定的，這會導致由蒸發的液體電解質引發的強烈爆炸。由于安全和連帶的損害，必須避免這種爆炸。因為由老化或缺陷引起的各個電容器的不相等的參數會導致串聯連接的電容器之間極度不相等的電壓共享，所以對串聯連接的電容器的總電壓進行監控是不夠的。

因此，對串聯中的單個電容器的電壓進行監控非常有必要。

發明內容

因此，本發明的目的是提供與多相交流負載一起使用的多相電力驅動器，包括多相電力變壓器和多個功率單元，多相電力變壓器包括至少一個一次繞組和多個二次繞組，所述一次繞組電連接到多相交流電源交流電源，所述第一數量的功率單元中的每個都具有與所述多個二次繞組中相應的一個二次繞組連接的輸入端，所述多個功率單元中的每個都具有到多相交流負載的單相可控制的輸出端，并且所述多個功率單元與能夠連接到所述多相交流負載的每條相輸出線路中的所述功率單元中相應的其它功率單元串聯連接；所述功率單元中的每個都包括：整流器、電容器組、電壓測量器件、和控制系統；所述整流器適于將來自相應的二次繞組的輸入電力轉換成直流電壓；所述電容器組通過DC+和DC-連接到所述整流器的輸出端，其中：所述電容器組包括串聯連接的多個電容器集合，所述電容器集合中的每個都包括一個電容器或并聯連接的多個電容器元件；所述電壓測量器件適于測量相對于電容器組的DC+和DC-的其中一個的電位，位于DC+和DC-中的另一個以及串聯連接的電容器集合中連接點的各個電壓；所述控制系統適于基于電容器組的DC+和DC-之間已測量的電壓對所述多個功率單元進行控制，并基于已測量的各個電壓對所述多個電容器集合上的故障進行監控。