[實用新型]一種高壓變頻器制動電路拓撲結構

有效

• 申請號: 201920768313.X
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN209627231U
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 竺偉;王永紅
• 申請（專利權）人: 上海能傳電氣有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M5/458
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 龔英

本實用新型為一種高壓變頻器制動電路拓撲結構，其特征在于：所述高壓變頻器為功率單元級聯式三相高壓變頻器，包含輸入多繞組變壓器和功率單元組件，功率單元組件包含不具有抑制直流母線電壓泵升功能的I型功率單元和具有抑制直流母線電壓泵升功能的II型功率單元，分為3組，每組至少包含兩個功率單元，且其中至少有一個為II型功率單元，每組功率單元通過其交流輸出端子T1，T2依次串聯連接，串聯連接后的電路一端作為高壓變頻器的輸出端，另一端則將3組連接在一起后作為所述高壓變頻器的中心節點NP，采用直流環節斬波能耗制動方式或采用有源整流方式實現制動。本實用新型系統結構簡單，成本低，適用于僅需要較小制動功率的應用場合。

技術領域

本實用新型涉及一種高壓變頻器制動電路拓撲結構，特別是公開一種功率單元級聯式高壓變頻器的制動拓撲，應用于電機變頻驅動領域。

背景技術

目前，國內的高壓變頻器以功率單元級聯式拓撲為主，采用此種拓撲的高壓變頻器具有功率單元結構簡單，輸入輸出諧波小，容易實現高電壓輸出等優點。功率單元是該拓撲高壓變頻器的核心部件，一般有3種基本型式：1）二極管整流+H橋逆變；2）二極管整流+直流斬波制動+H橋逆變；3)帶能量回饋功能的有源整流+H橋逆變。其中型式1）的功率單元結構簡單，成本較低，但是不具有抑制直流母線電壓泵升的功能，本實用新型中稱為I型功率單元；型式2）和3）的功率單元具有抑制直流母線電壓泵升的功能，但是結構較I型功率單元復雜，且成本也較高，本實用新型中稱為II型功率單元。

目前已有的產品或文獻中，單元級聯式高壓變頻器的核心控制系統對每個功率單元采取相同的控制策略，導致單套高壓變頻器中的每個功率單元吸收的制動功率基本一致，在電機作為發電機運行時，每個功率單元均需要吸收制動能量，也就均需要抑制直流母線電壓泵升的功能，因此無法實現I型功率單元和II型功率單元混用，導致在某些應用場合達不到優化配置。例如在電機需要快速制動的場合，通常的做法是每個功率單元均采用II型功率單元，導致單元和整機結構復雜，成本高昂。也有部分產品為了簡化變頻器結構，采用II型功率單元中型式2）的功率單元，然后將每個直流斬波制動器或其中的制動電阻集中配置于單獨的制動柜中，但是需要將每個單元的直流端引出，電纜數量眾多，且需要處理好每組制動組件之間的絕緣問題，導致制動柜設計復雜，成本也高。在某些應用場合，并不需要很大的制動功率，如制動功率僅需要額定功率5%~30%的應用場合，仍然采用上述傳統方案，導致變頻器結構復雜，成本高昂。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的問題，公開一種高壓變頻器制動電路拓撲結構，適用于功率單元級聯式高壓變頻器。在不需要全功率制動的應用場合,單套變頻器可以實現I型功率單元和II型功率單元混用，即部分單元采用I型功率單元，部分單元采用II型功率單元。在采用II型功率單元中型式2）的功率單元時，可以將斬波制動器集中布置，從而使得整機系統結構簡單，成本低。

本實用新型是這樣實現的：一種高壓變頻器制動電路拓撲結構，其特征在于：所述高壓變頻器為功率單元級聯式三相高壓變頻器，包含輸入多繞組變壓器和功率單元組件，所述功率單元組件包含n個功率單元，其中n為自然數，且n≥6。所述的n個功率單元中包含有m個II型功率單元，其余為I型功率單元，其中m為自然數，且n> m≥3。所述的I型功率單元為不具有抑制直流母線電壓泵升功能的功率單元，所述的II型功率單元為具有抑制直流母線電壓泵升功能的功率單元，每個所述的功率單元有三個交流輸入端子，分別為R、S、T，兩個交流輸出端子，分別為第一交流輸出端子T1，第二交流輸出端子T2，所述的輸入多繞組變壓器為三相多繞組變壓器，所述多繞組變壓器的原邊作為所述高壓變頻器的輸入端，所述多繞組變壓器設有n個與所述的n個功率單元的交流輸入端分別一一對應連接的副邊繞組，所述的n個功率單元分為3組，每組至少包含兩個功率單元，且其中至少有一個為II型功率單元，每組功率單元通過各自的第一交流輸出端子T1，第二交流輸出端子T2依次串聯連接，串聯連接后的電路一端作為高壓變頻器的輸出端，而 3組功率單元串聯連接后的另一端則連接在一起，作為所述高壓變頻器的中心節點NP。所述高壓變頻器的電壓等級為3~35kV。