CN101459385A - 一种混合型变流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合型变流装置。本发明的特点是，其包括一个三相输入变压器，其原边绕组与电网输入联接，其副边绕组包含多路三相绕组，各路副边绕组相互间电气隔离；还包括一组或多组可控硅功率变换单元，所述每组可控硅功率变换单元包含有2个可控硅桥式整流电路序列，其中一个输出正向电流，另一个输出反向电流，2个可控硅桥式整流电路序列反向并联连接，而输出双向电流；还包括一组或多组用于补偿网侧功率因数、谐波的网侧PWM功率变换单元，由滤波电容器以及、由可关断半导体器件连接而成。本发明所设计的一种混合型变流装置，电路简单，成本低，谐波含量低，功率因数高，并可以输出更高的频率。

Description

一种混合型变流装置
技术领域：
本发明涉及一种混合型变流装置，属于高压开关技术领域，特别涉及电机变频驱动及变频电源。
背景技术：
变频器及变频电源广泛应用于交流电机驱动等许多场合，其中交交变频技术电路简单，功耗低，可控硅器件成本低廉，可靠性高，得到了广泛的应用。但是由于其输出电流谐波大、输出频率难以提高，使其应用大多限于1/3工频以下工作的场合，限制了其进一步推广使用。
如图1所示为目前典型的交交变频器已有技术方案，通过一个隔离变压器提供三套副边绕组，可控硅变流器连接方式为正、反桥并联联接，由变压器副边绕组供电，该方案电路工作时，可控硅变流器正桥、反桥交替工作，从而输出交流电流。该技术方案所存在的问题是，最高输出频率低，网侧输入电流谐波含量高，功率因数低，对电网谐波污染严重，一般需要另加功率因数补偿装置。
中国专利01822462.8公开了另一种级联式交交变频，该方案通过多级串联连接的正、反桥，使输出频率得以提高，但该方案仍然存在着功率因数偏低及网侧谐波偏高的缺点。
发明内容：
本发明的目的是设计一种混合型变流装置，成本低，可靠性高，功率因数高，谐波含量低，可输出频率高，解决了上述技术方案所存在的缺点。
本发明所设计的一种混合型变流装置，包括一个三相输入变压器，其原边绕组与电网输入联接，其副边绕组包含多路三相绕组，各路副边绕组相互间电气隔离；
本发明还包括一组或多组可控硅功率变换单元，所述每组可控硅功率变换单元包含有2个可控硅桥式整流电路序列，所述可控硅桥式整流电路序列是由一个可控硅桥式整流电路、或多个输出端首尾串联连接的可控硅桥式整流电路组成；所述可控硅桥式整流电路序列的输入端分别连接在所述变压器副边的不同三相绕组上；所述2个可控硅桥式整流电路序列中，其中一个输出正向电流，另一个输出反向电流，2个可控硅桥式整流电路序列反向并联连接，或者串联保护电感后反向并联连接，从而输出双向电流；
本发明还包括一组或多组用于补偿网侧功率因数、谐波的网侧PWM功率变换单元，所述网侧PWM功率变换单元是由滤波电容器以及、由可关断半导体器件连接而成的PWM三相逆变桥构成；所述三相逆变桥的输入端联接电感后，与所述隔离变压器副边的三相绕组联接。
本发明所设计的一种混合型变流装置，还可以是，其进一步包括一组或多组输出侧PWM功率变换单元，所述输出侧PWM功率变换单元是由可关断半导体器件连接而成的PWM三相逆变桥，其两个输入端与所述网侧PWM功率变换单元中的滤波电容器并联联接，其三个输出端与所述可控硅桥式整流电路序列的输出端联接。输出侧PWM功率变换单元可以进一步改善输出电压电流特性。
本发明中，所述的可关断半导体器件可以是IGBT或IGCT等功率半导体器件。
本发明所设计的一种混合型变流装置中，所述三相输入变压器可以是原边绕组为多个三相绕组并联连接的分裂式变压器，也可以是副边绕组采用移相绕法的移相变压器，也可以同时采用这两种技术方案。
本发明所设计的一种混合型变流装置，电路简单，成本低，谐波含量低，功率因数高，并可以输出更高的频率。
附图说明：
图1是目前典型的交交变频器已有技术方案原理图。
图2是本发明的电路原理图。
图3是本发明包含输出侧整流PWM功率变换单元的电路原理图。
图4是本发明采用可控硅桥式整流电路序列的电路原理图。
图5是本发明采用可控硅桥式整流电路序列，并包含有输出侧整流PWM功率变换单元的电路原理图。
图6是本发明加装有保护电感的电路原理图。
图7是本发明采用分裂式及移相绕法的隔离变压器原理图。
图8是由可控硅连接成的可控硅桥式整流电路原理图。
图9是由IGBT连接成的PWM三相逆变桥电路原理图。
具体实施方式：
下面结合附图，详细介绍本发明设计装置的实施例及工作过程。
图2是本发明设计的混合型变流装置电路原理图，其中供电输入端1接入变压器5，变压器5的副边有多路绕组，多路副边绕组分别连接到三组功率变换单元，每组功率变换单元包含有正向连接的可控整流桥3及反向连接的可控整流桥2，两个可控整流桥式电路并联连接后输出，驱动电机负载4。图中网侧PWM功率变换单元6的输入端通过电感7，与变压器5的副边绕组连接，可实现对变压器5原边的功率因数及谐波的补偿。
图3是本发明包含输出侧整流PWM功率变换单元的电路原理图。图中输出侧整流PWM功率变换单元8的两个输入端与网侧PWM功率变换单元的滤波电容器连接，其三个输出端分别与可控硅桥式整流电路的一个输出端连接，从而使输出侧整流PWM功率变换单元的输出电压与可控硅桥式整流电路的输出电压叠加，达到调节输出的目的。
图4是本发明采用可控硅桥式整流电路序列的电路原理图。图中包含一组可控硅功率变换单元，该可控硅功率变换单元包括两个可控硅桥式整流电路序列，即正相可控硅桥式整流电路序列10，和反相可控硅桥式整流电路序列9。图中每个可控硅桥式整流电路序列是由多个输出端首尾串联连接的可控硅桥式整流电路组成，两个序列中相同位置的可控硅桥式整流电路的输入端可共用同一个变压器副边绕组，也可以连接到不同的变压器副边绕组。
图5是本发明采用可控硅桥式整流电路序列，并包含有输出侧整流PWM功率变换单元的电路原理图。图中所示为包含一组可控硅功率变换单元的原理图，正相可控硅桥式整流电路序列和反相可控硅桥式整流电路序列的首尾端并联联接，其中一端与输出侧整流PWM功率变换单元的输出连接。
图6是本发明加装有保护电感的电路原理图。当两个正反连接的可控硅整流桥电路发生短路时，保护电感11可限制其短路电流，使之不超过某一数值。
图7是本发明采用分裂式移相绕法的隔离变压器原理图，图中变压器包含有多组原边绕组12，连接为并联接法，多路副边绕组13采用延边三角形方法实现移相，不同副边绕组可以设计成不同的移相角。
图8是由可控硅连接成的可控硅桥式整流电路原理图。图中包含有6个可控硅，连接成一个三相可控全桥电路。
图9是由IGBT连接成的PWM三相逆变桥电路原理图。图中包含有6个IGBT，IGBT内部并联有反相二极管。

Claims (6)

1、一种混合型变流装置，其特征在于：其包括：
一个三相输入变压器，其原边绕组与电网输入联接，其副边绕组包含多路三相绕组，各路副边绕组相互间电气隔离；
一组或多组可控硅功率变换单元，所述每组可控硅功率变换单元包含有2个可控硅桥式整流电路序列，所述可控硅桥式整流电路序列是由一个可控硅桥式整流电路、或多个输出端首尾串联连接的可控硅桥式整流电路组成；所述可控硅桥式整流电路序列的输入端分别连接在所述变压器副边的不同三相绕组上；所述2个可控硅桥式整流电路序列中，其中一个输出正向电流，另一个输出反向电流，2个可控硅桥式整流电路序列反向并联连接，或者串联保护电感后反向并联连接，从而输出双向电流；
一组或多组用于补偿网侧功率因数、谐波的网侧PWM功率变换单元，所述网侧PWM功率变换单元是由滤波电容器以及、由可关断半导体器件连接而成的PWM三相逆变桥构成；所述三相逆变桥的输入端联接电感后，与所述隔离变压器副边的三相绕组联接。
2、根据权利要求1所述的一种混合型变流装置，其特征在于：其进一步包括一组或多组输出侧PWM功率变换单元，所述输出侧PWM功率变换单元是由可关断半导体器件连接而成的PWM三相逆变桥，其两个输入端与所述网侧PWM功率变换单元中的滤波电容器并联联接，其三个输出端与所述可控硅桥式整流电路序列的输出端联接。
3、根据权利要求1所述的一种混合型变流装置，其特征在于：所述的可关断半导体器件可以是IGBT或IGCT。
4、根据权利要求2所述的一种混合型变流装置，其特征在于：所述的可关断半导体器件可以是IGBT或IGCT。
5、根据权利要求1至4中任何一个所述的一种混合型变流装置，其特征在于：所述的三相输入变压器是原边绕组为多个三相绕组并联连接的分裂式变压器。
6、根据权利要求1至4中任何一个所述的一种混合型变流装置，其特征在于：所述的三相输入变压器是副边绕组采用移相绕法的移相变压器。
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