[發明專利]一種基于MMC的中高壓變頻調速電路

在審

• 申請號: 201410572061.5
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104319999A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 崔義森
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M5/44
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;王敬智

技術領域

本發明涉及一種基于MMC（Modular?Multilevel?Converter）的中高壓變頻調速電路，是一種帶有高頻隔離的級聯MMC變頻器，是一種基于MMC的中高壓變頻調速電路。

背景技術

隨著科學技術與工業現代化的迅猛發展和對節約能源的要求，應用于大功率場合的中高壓電力電子變頻器起著越來越重要的作用?；陔娏﹄娮幼儔浩鳎≒ET）的中高壓變頻器在高電壓大功率變頻調速、有源電力濾波裝置和電力系統無功補償等領域已得到成功的應用。近年來，基于MMC的中高壓變頻調速系統因其諧波污染低，模塊結構簡單且集成度高，容錯能力強等優勢，逐漸成為變頻調速領域的研究熱點。作為一種新型級聯式多電平變頻器，基于MMC的中高壓變頻器最主要的優勢在于擺脫了工頻變壓器的限制，在縮小自身體積的前提下大大提高了能量的傳輸效率，完美的功率因數調節以及低諧波污染可以使得變頻器將從電網吸收的全部能量以非常低的損耗傳遞給負載。這為電力傳動系統尤其礦井變頻調速系統中能源節約以及能量的高效傳輸的實現提供了切實可行的方案。

雖然，基于MMC的中高壓變頻調速系統得到了一定程度的發展，但其自身存在的問題還需要進一步改進。針對基于MMC的背靠背變頻調速系統存在的整流側與逆變側不能完全實現有效隔離的問題，任何一側出現擊穿、短路等事故時，都會影響到另一側，甚至整個整流、逆變系統，使整個系統全部破壞。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種基于MMC的中高壓變頻調速電路。所述的電路能夠在實現整流和逆變隔離的基礎上提高能量的傳遞效率，實現變頻調速系統更加高效、可靠地運行。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于MMC的中高壓變頻調速電路，包括：與三相電源連接的帶有多個MMC單元的級聯整流電路、與負載連接的帶有多個MMC單元的級聯逆變電路、串聯連接在級聯整流電路兩個輸出端的多個輸出電容，和串聯連接在級聯逆變電路輸入兩端的輸入電容，所述的輸出電容和輸入電容之間通過與至少一個高頻隔離DC/DC變換器連接，所述的高頻隔離DC/DC變換器包括：帶有四個功率開關器件的原邊H橋，所述的原邊H橋的輸入端跨接在一個輸出電容兩端，所述原邊H橋的輸出端與高頻變壓器的原邊線圈連接，所述的高頻變壓器副邊線圈與帶有四個功率開關器件的副邊H橋的輸入端連接，所述的副邊H橋的輸出端跨接在一個輸入電容的兩端。

進一步的，所述的功率開關器件是MOSFET或IGBT中的一種。

本發明產生的有益效果是：本發明采用高頻隔離DC/DC變換器將MMC變頻調速系統的整流側和逆變側隔離。使用本發明的變頻器無需使用移相工頻變壓器，可以高效的實現能量的傳輸與回饋。由于在變頻調速系統中增加了高頻隔離DC/DC變換器，使得整流器和逆變器可以安全工作不受彼此影響。這種變頻調速系統可以在保證能量高效傳輸的同時實現更加安全可靠的工作，從而使得此種基于MMC的中高壓變頻調速電路在大功率電力電子變壓器，大功率中高壓交-直-交變頻傳動等應用領域的具有重要的實用價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的實施例一所述電路的原理框圖；

圖2是本發明的實施例一所述電路的拓撲原理圖。

具體實施方式

實施例一：

本實施例是一種基于MMC的中高壓變頻調速電路，圖1、2所示。本實施例包括：與三相電源連接的帶有多個MMC單元的級聯整流電路、與負載連接的帶有多個MMC單元的級聯逆變電路、串聯連接在級聯整流電路兩個輸出端的多個輸出電容，和串聯連接在級聯逆變電路輸入兩端的輸入電容，所述的輸出電容和輸入電容之間通過與至少一個高頻隔離DC/DC變換器連接，所述的高頻隔離DC/DC變換器包括：帶有四個功率開關器件的原邊H橋，所述的原邊H橋的輸入端跨接在一個輸出電容兩端，所述原邊H橋的輸出端與高頻變壓器的原邊線圈連接，所述的高頻變壓器副邊線圈與帶有四個功率開關器件的副邊H橋的輸入端連接，所述的副邊H橋的輸出端跨接在一個輸入電容的兩端。

本實施例所述的中高壓變頻調速電路包括三個部分：級聯整流電路、高頻隔離DC/DC變換器和級聯逆變電路，如圖1所示。