[發(fā)明專利]一種可變頻變壓的多電平大功率電壓源

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410256659.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104124882A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周細(xì)文;周金博;劉景芝;章輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周細(xì)文;江蘇有能新能源有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 上海海頌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 季萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大功率電壓源，具體說(shuō)，是涉及一種可變頻變壓的大功率電壓源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)。??

背景技術(shù)

三相可變頻變壓的逆變電壓源已有較廣泛的應(yīng)用，多采用單套逆變器實(shí)現(xiàn)，其基本結(jié)構(gòu)主要包括直流源、PWM逆變器、濾波電路等部分，直接或通過(guò)變壓器進(jìn)行輸出。

逆變電源實(shí)現(xiàn)三相交流輸出最簡(jiǎn)單的方案是直接采用三相全橋逆變器實(shí)現(xiàn)三相交流輸出，以三相PWM逆變器的三相輸出分別作為A、B、C三相，這種拓?fù)浼夹g(shù)較為成熟，控制簡(jiǎn)單可靠，但是對(duì)于較低電壓或者零電壓輸出，因?yàn)槟孀兤髦锌煽匕雽?dǎo)體器件（比如IGBT）死區(qū)、最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間等的設(shè)置，低電壓輸出時(shí)電壓精度很差、諧波大。

?發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可變頻變壓的多電平大功率電壓源。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可變頻變壓的多電平大功率電壓源，包括：第一PWM逆變器和第二PWM逆變器，以及第一直流電源和第二直流電源，所述第一、第二PWM逆變器的輸入端分別與第一、第二直流電源的輸出端連接，第一、第二PWM逆變器的輸出端分別經(jīng)三相濾波器后接入變壓器原邊繞組的首末端，所述第一直流電源正負(fù)極之間連接有第一濾波電容，所述第二直流電源正負(fù)極之間連接有第二濾波電容。

本發(fā)明還具有如下進(jìn)一步的改進(jìn)：

1、所述變壓器為三相變壓器或三個(gè)單相變壓器組成的變壓器組。

2、所述第一直流電源與第二直流電源可并聯(lián)，或共地，或互相獨(dú)立。

3、所述第一PWM逆變器、第二PWM逆變器為兩電平三相PWM逆變器或三電平三相PWM逆變器中的一種。

4、所述三相濾波器為L(zhǎng)C三相濾波器，LC三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。

5、所述三相濾波器為L(zhǎng)CL三相濾波器，LCL三相濾波器的三相電容呈星形連接或角形連接。

6、本發(fā)明還具有PWM控制器，所述PWM控制器具有兩組控制信號(hào)輸出端，分別控制所述第一、第二PWM逆變器。

本發(fā)明具有兩套逆變器，分別接變壓器原邊繞組的首末端，其繞組電壓即為兩逆變器輸出電勢(shì)差。當(dāng)兩套逆變電源輸出電壓相位相同，幅值相同時(shí)，變壓器輸入繞組兩端電壓相同，電勢(shì)差為零，則輸出電壓為零；若電壓幅值相同，相位具有較小差別時(shí)，可得到較低電壓。通過(guò)控制器控制兩套逆變電源的電壓輸出相位和幅值，就可得到需求的電壓。當(dāng)兩路逆變電源的輸出頻率一致時(shí)，通過(guò)控制頻率，可以產(chǎn)生變頻電壓；當(dāng)兩者輸出頻率不一致時(shí)，可產(chǎn)生疊頻電壓。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明是一種多電平電壓源，輸出相電壓可以為三電平、四電平或五電平（相電壓為三電平時(shí)，線電壓為五電平：在變壓器繞組兩端接入對(duì)稱的兩電平逆變器情況下，可以得到9種不同的輸出電壓，設(shè)兩電平逆變器的直流母線電壓為Ud，則這9種輸出電壓分別是±Ud、±4Ud/3、±2Ud/3、±Ud/3、0，線電壓得到5種不同的輸出電平，分別是±Ud、±2Ud、0）。

2、電源的電壓調(diào)節(jié)控制靈活，可以通過(guò)兩套逆變器產(chǎn)生的電壓矢量，用矢量合成法進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。比如可通過(guò)調(diào)節(jié)每套逆變器的電壓矢量大小來(lái)進(jìn)行電壓控制，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩套逆變器的電壓矢量夾角來(lái)進(jìn)行電壓控制。

3、本電壓源可通過(guò)單套逆變器生成較大的電壓矢量，然后通過(guò)兩種電壓矢量的夾角控制，生成較低的電壓，直至零電壓，因此本電壓源在低電壓輸出時(shí)電壓精度高、諧波小。

4、當(dāng)兩臺(tái)逆變器輸出頻率不同時(shí)，產(chǎn)生疊頻電壓輸出；當(dāng)兩臺(tái)逆變器的輸出頻率一致時(shí)，通過(guò)同時(shí)改變頻率進(jìn)行變頻電壓輸出。

5、一套逆變器可做基波輸出，另一套做為諧波發(fā)生器，擴(kuò)寬了本電壓源的應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明涉及對(duì)大功率電壓源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所帶來(lái)的有益效果不依賴于軟件或逆變器控制方法而實(shí)現(xiàn)。

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附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理框圖。

圖2是兩電平三相PWM逆變器電原理圖。

圖3是三電平三相PWM逆變器電原理圖。

圖4是電容呈星形連接的LC三相濾波器電原理圖。

圖5是電容呈角形連接的LC三相濾波器電原理圖。

圖6是電容呈星形連接的LCL三相濾波器電原理圖。

圖7是電容呈角形連接的LCL三相濾波器電原理圖。

圖8-圖11變壓器原邊繞組相電壓矢量合成圖。

具體實(shí)施方式