[發(fā)明專利]新型三相兩電平逆變裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610018885.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105450066B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德志;柴文萍;趙文良;白保東;托馬斯·李普;權(quán)柄一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/515
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙)21115
• 代理人: 周楠,宋鐵軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別涉及一種新型的三相兩電平逆變裝置用以電氣工程領(lǐng)域各類需要調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)速、諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償?shù)蓉?fù)載中。

背景技術(shù)

近年來(lái)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以其卓越的調(diào)速性能，顯著的節(jié)電效果以及在世界經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛適用性，在逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)的同時(shí)，成為最有前途的調(diào)速方式。在工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、電力電子裝置用電源及家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

電力電子器件的發(fā)展，對(duì)電力電子裝置的發(fā)展起著決定性的作用。1904年出現(xiàn)的電子管、晶體管為電力電子變流技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。70年代出現(xiàn)的晶閘管使整流、逆變技術(shù)逐漸進(jìn)入了電力電子變頻時(shí)代，并逐步取代了以往的旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。80年代出現(xiàn)的自關(guān)斷大功率雙極性晶體管（GTR）其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)半控型器件晶閘管，使其在變頻領(lǐng)域迅速占領(lǐng)主導(dǎo)地位。但是，無(wú)論是GTR還是GTO都是電流型器件，都有驅(qū)動(dòng)電流大，開(kāi)關(guān)頻率低的缺點(diǎn)。80年代初期出現(xiàn)的電力場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）屬于電壓型器件，驅(qū)動(dòng)功率小，安全工作區(qū)大，開(kāi)關(guān)頻率高，但是這種器件耐電壓、電流能力低，限制了它的應(yīng)用范圍。在80年代后期，以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的復(fù)合型器件異軍突起。IGBT是MOSFET和BJT的復(fù)合，將MOSFET的驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)和BJT通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點(diǎn)集于一體，性能非常優(yōu)越。使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。進(jìn)入90年代，為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、體積減小，出現(xiàn)了將檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)等功能集成在一起的功率集成器件（IPM）。后來(lái)又在IPM的基礎(chǔ)上，將邏輯、控制等功能集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（PIC）。目前，電力電子器件制造技術(shù)正向著高壓大功率、高開(kāi)關(guān)頻率、高度集成、低驅(qū)動(dòng)功率的方向發(fā)展。

電力電子器件的不斷革新，使其應(yīng)用技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在二電平逆變器的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了大量的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如中性點(diǎn)箝位三電平PWM逆變器、五電平PWM逆變器，單元串聯(lián)多電平PWM逆變器，變壓器耦合輸出逆變器，模塊化多電平變換器等。

新型功率器件的出現(xiàn)及新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展，在一定程度上提高了電力電子裝置的性能及容量。但大量電力電子元件的使用，勢(shì)必會(huì)降低電力電子裝置的安全穩(wěn)定性，提高電力電子裝置的成本。

因此，亟待研發(fā)出在滿足傳統(tǒng)三相兩電平逆變器的全部性能、功能的前提下節(jié)約成本的電力電子裝置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

本發(fā)明提供一種電力電子裝置，用于實(shí)現(xiàn)三相電源的變壓、變頻，將此功能用于三相兩電平逆變裝置中，目的在于調(diào)節(jié)負(fù)載電壓、頻率調(diào)節(jié)及轉(zhuǎn)速等，可大幅降低系統(tǒng)成本。

技術(shù)方案

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種新型三相兩電平逆變裝置，其特征在于：包括與電網(wǎng)連接的電抗器、浪涌防護(hù)電路、三相不控整流器、限流電路、濾波電容、母線電壓檢測(cè)電路、三相逆變電路、三相電流檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和RL負(fù)載；電抗器連接浪涌防護(hù)電路，浪涌防護(hù)電路連接三相不控整流器，三相不控整流器通過(guò)限流電路連接濾波電容，濾波電容連接母線電壓檢測(cè)電路，母線電壓檢測(cè)電路連接三相逆變電路，三相逆變電路連接三相電流檢測(cè)電路和驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接控制電路，三相電流檢測(cè)電路連接RL負(fù)載。

三相逆變電路是由第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、第五晶閘管、第六晶閘管、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管、第四續(xù)流二極管、第五續(xù)流二極管、第六續(xù)流二極管、第一吸收電容、第二吸收電容、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第一正向二極管、第二正向二極管、第三正向二極管、第一反向二極管、第二反向二極管、第三反向二極管構(gòu)成的三相九開(kāi)關(guān)橋式連接組成；其中，第一晶閘管與第一續(xù)流二極管及第一吸收電容并聯(lián)后與第一IGBT串聯(lián)，第一IGBT與第一反向二極管及第一正向二極管串聯(lián)并與第二吸收電容并聯(lián)后與第四晶閘管串聯(lián)，第四晶閘管與第四續(xù)流二極管及吸收電容并聯(lián)；第二晶閘管與第二續(xù)流二極管及吸收電容并聯(lián)后與第二IGBT串聯(lián)，第二IGBT與第二反向二極管及第二正向二極管串聯(lián)并與吸收電容并聯(lián)后與第五晶閘管串聯(lián)，第五晶閘管與第五續(xù)流二極管及吸收電容并聯(lián)；第三晶閘管與第三續(xù)流二極管及吸收電容并聯(lián)后與第三IGBT串聯(lián)，第三IGBT與第三反向二極管及第三正向二極管串聯(lián)并與吸收電容并聯(lián)后與第六晶閘管串聯(lián)，第六晶閘管與第六續(xù)流二極管及吸收電容并聯(lián)；第一晶閘管與第二晶閘管及第三晶閘管并聯(lián)，第四晶閘管與第五晶閘管及第六晶閘管并聯(lián)。