[發明專利]一種用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器

在審

• 申請號: 201810305943.3
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108448905A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 金濤;李澤文;宗戈;劉頁
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M5/12
• 分類號: H02M5/12;H02M7/483
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器。該移相變壓器為三相多抽頭組合式變壓器，所述三相多抽頭組合式變壓器的原邊繞組每相由N1匝線圈通過星型接法構成；所述三相多抽頭組合式變壓器的副邊繞組每相由兩個獨立繞組構成，其中繞組匝數為N2的繞組通過三角型接法與繞組匝數為N3的繞組串聯；所述三相多抽頭組合式變壓器的副邊繞組每相具有4個用于調節移相角的功率開關；所述功率開關采用雙向IGBT或者雙向IGCT。本發明在逆變器的某個子模塊發生故障時，通過調節預設的抽頭位置，進而控制移相角，讓逆變器工作在降級后的平衡模式。這種抽頭移相變壓器能有效消除因子模塊故障引起的變壓器的原邊繞組的交流諧波電流，使得輸出側的電能質量得到有效提高。

技術領域

本發明涉及多電平功率變換領域，具體的說是一種用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器。

背景技術

H橋級聯型多電平逆變器廣泛應用于中高壓變頻調速的工業領域，例如：管道壓縮機，軋機，風力發電和鐵路電力牽引驅動系統。H橋級聯式結構不僅可以采用大量低電壓等級的器件實現高壓的輸出，而且具有結構模塊化強，使用器件最少，可靠性高，輸入功率因數高，輸出不需使用濾波器等優點。用于中高壓變頻調速應用的級聯多電平逆變器需要多個隔離且相互獨立的直流電源。通常逆變器由多個獨立的直流電壓的6脈沖整流器供電，通過一個多繞組或移相變壓器與電網相連。這種變壓器的作用不僅保證各部分電壓之間的隔離，而且能通過消除由每個部分6脈沖整流器的電力開關產生的某些諧波為輸入側提供較理想的電能質量。

逆變器的功率半導體器件及其控制電路最容易發生故障，一旦產生故障，整個驅動模塊便會喪失正常工作的能力，會對工業生產造成影響。當H橋級聯型多電平逆變器的某個子模塊發生故障時，因傳統的多繞組變壓器具有固定的電壓比和固定的移相角的缺點，逆變器將工作在三相不平衡模式，該變壓器原邊繞組將注入不可忽略的交流諧波電流，進而引起系統工作不穩定等不良狀況。

用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器，將為級聯型多電平逆變器提供固定電壓比，但是移相角可調的直流電源。在逆變器的某個子模塊發生故障時，通過調節預設的抽頭位置，進而控制移相角，讓逆變器工作在降級后的平衡模式。這種抽頭移相變壓器能有效消除因子模塊故障引起的變壓器的原邊繞組的交流諧波電流，使得輸出側的電能質量得到有效提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器，該移相變壓器在逆變器的某個子模塊發生故障時，通過調節預設的抽頭位置，進而控制移相角，讓逆變器工作在降級后的平衡模式。這種抽頭移相變壓器能有效消除因子模塊故障引起的變壓器的原邊繞組的交流諧波電流，使得輸出側的電能質量得到有效提高。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種用于級聯型多電平逆變器的多抽頭移相變壓器，該移相變壓器為三相多抽頭組合式變壓器，所述三相多抽頭組合式變壓器的原邊繞組每相由N1匝線圈通過星型接法構成；所述三相多抽頭組合式變壓器的副邊繞組每相由兩個獨立繞組構成，其中繞組匝數為N2的繞組通過三角型接法與繞組匝數為N3的繞組串聯；所述三相多抽頭組合式變壓器的副邊繞組每相具有4個用于調節移相角的功率開關。

在本發明一實施例中，所述功率開關采用雙向IGBT或者雙向IGCT。