[實用新型]一種具有均壓保護功能的三電平變頻器功率單元

有效

• 申請號: 201320704717.5
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN203596737U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 張福貴;宋青東;張超;趙輝;姬忠震;陳海亮
• 申請（專利權）人: 焦作市明株自動化工程有限責任公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;李想

技術領域

本實用新型涉及一種變頻器功率單元，具體地說是涉及一種具有均壓保護功能的三電平變頻器功率單元。

背景技術

中點鉗位式三電平變頻器的原理簡圖如圖1所示，整流部分由3個功率單元（U相、V相和W相）組成，通過整流算法將三相交流電轉換成直流電，并由直流環節的兩個電容進行濾波，電容中間引出中性點，與整流和逆變功率單元相連，從而使直流環節有三個電平，之后逆變部分再將直流轉換成三相交流電。

其中原理圖的P點電壓值為+Udc/2；O點電壓值為0V；N點電壓值為-Udc/2。

傳統的功率單元如圖2所示，?它的控制邏輯有三種：一是V1和V2開通，其余關斷,此時交流端與P端通過IGBT導通，故交流端輸出電壓為+Udc/2；二是V3和V4開通，其余關斷，此時交流端與N端通過IGBT導通，故交流端輸出電壓為-Udc/2；三是V2和V3開通，其余關斷，此時交流端通過VD1和V2（或者VD2和V3）和O端導通，故交流端輸出電壓為O。當功率單元在第一種和第二種情況下時，有兩個串聯的IGBT承受直流母線上的電壓Udc。由于每個IGBT特性不完全一致，會導致分壓不均，影響IGBT長期穩定運行特性。

發明內容

為了解決上述問題，本公司在傳統的功率單元的基礎上設計一種IGBT均壓保護電路，當功率單元工作在第一種和第二種情況下時，可以使兩個串聯的IGBT均壓一致，提高IGBT的長期工作穩定性。

為解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種具有均壓保護功能的三電平變頻器功率單元，它包括串聯在一起的四個IGBT管，其中第一IGBT管與第二IGBT管之間的連接點為A點，其中第三IGBT管與第四IGBT管之間的連接點為B點；它還包括一個中性O點，中性O點與A點之間連接第一二極管，中性O點與B點之間連接第二二極管，它還包括一個鉗位電阻，所述的鉗位電阻與第一二極管、第二二極管并聯連接。

采用上述技術方案的本實用新型，功率單元中添加IGBT均壓保護電阻有效解決了串聯的兩個IGBT分壓不均的問題，減少了IGBT因分壓不均造成損壞的機率，降低了變頻器發生故障的概率。

附圖說明

圖1為三電平變頻器原理簡圖。

圖2為傳統的功率單元。

圖3為改進后的功率單元。

具體實施方式

如圖3所示，一種具有均壓保護功能的三電平變頻器功率單元，它包括串聯在一起的四個IGBT管，其中第一IGBT管V1與第二IGBT管V2之間的連接點為A點，其中第三IGBT管V3與第四IGBT管V4之間的連接點為B點；它還包括一個中性O點，中性O點與A點之間連接第一二極管VD1，中性O點與B點之間連接第二二極管VD2，它還包括一個鉗位電阻R1，所述的鉗位電阻R1與第一二極管VD1、第二二極管VD2并聯連接。

本實用新型與傳統的功率單元相比多了一個鉗位電阻R1，如圖3所示。當功率單元工作在第一種情況，第一IGBT管V1和第二IGBT管V2開通，第三IGBT管V3和第四IGBT管V4關斷時，P點電壓為+Udc/2，N點電壓為-Udc/2，串聯的第三IGBT管V3和第四IGBT管V4承受直流母線上的電壓Udc。因為O點電壓為0V，A點電壓為+Udc/2，所以A和O點間可以通過鉗位電阻R1和第二IGBT管V2構成通路（如圖3中單箭頭所示），從而使B點電壓通過第二IGBT管V2被鉗位成與O點等電勢，均為0V。這樣第三IGBT管V3和第四IGBT管V4被有效均壓，均承受Udc/2的電壓。

當功率單元工作在第二種情況，第三IGBT管V3和第四IGBT管V4開通，第一IGBT管V1和第二IGBT管V2關斷時，P點電壓為+Udc/2，O點電壓為-Udc/2，串聯的第一IGBT管V1和第二IGBT管V2承受直流母線上的電壓Udc。因為O點電壓為0V，B點電壓為+Udc/2，所以O和B點間通過鉗位R1和第一二極管VD1構成通路（如圖3中雙箭頭所示），從而使A點電壓通過第一二極管VD1被鉗位成與O點等電勢，均為0V。這樣第一IGBT管V1和第二IGBT管V2被有效均壓，均承受Udc/2的電壓??。

如上所述，增加IGBT均壓保護電路后可以有效保證串聯的兩個IGBT分壓一致，防止IGBT分壓不均造成的IGBT損壞。