CN101834532A

CN101834532A - 一种高压大功率变频器

Info

Publication number: CN101834532A
Application number: CN 201010148226
Authority: CN
Inventors: 丁振荣
Original assignee: SHANXI ZHAOXIN ELECTRIC POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANXI ZHAOXIN ELECTRIC POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: CN101834532B

Abstract

本发明申请公开了一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组，滤波器组连接在整流器与逆变器组之间，输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2；变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同，M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组；逆变器组包括M×N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，每个三相逆变器的输出连接一个原边三相绕组；M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相。

Description

一种高压大功率变频器

技术领域

本专利申请涉及一种高压大功率变频器。

背景技术

目前国内高压大功率变频器主流技术用的是功率单元串联的罗宾康技术，这个技术的不足是要采用价格贵、损耗大的移相输入变压器。

发明内容

本专利申请所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种可靠性高的高压大功率变频器。

本专利申请采用以下技术方案：

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间，所述输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2；所述变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同，M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组；所述逆变器组包括M×N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，每个三相逆变器的输出连接一个原边三相绕组；其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/M。

所述滤波器组包括M×N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端，所述高压大功率变频器还包括M×N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

所述的高压大功率变频器还包括与三相逆变器相同数量的三相接触器、全控型电力电子器件、抽屉箱和一个控制柜体；每个三相接触器包括三对开关，所述三对开关连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，并构成一个单元；一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源；一个所述全控型电力电子器件并联在这两对插座上；所述全部抽屉箱装在所述控制柜体上；所述高压大功率变频器还包括备用单元，所述备用单元包括备用原边三相绕组、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱；所述备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上；备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器；高压大功率变频器正常时，备用的单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间，所述输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2；所述变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同，M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组；所述逆变器组包括N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，M个变压器的N个原边三相绕组并联成N个原边三相绕组单元，每个原边三相绕组单元由每个变压器的一个原边三相绕组并联组成，一个三相逆变器输出连接一个原边三相绕组单元，所述N个三相逆变器均分成E队，其中E≥2，其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波依次移相60°/E。

所述滤波器组包括N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端，所述高压大功率变频器还包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

所述的高压大功率变频器还包括与三相逆变器相同数量的三相接触器、全控型电力电子器件、抽屉箱和一个控制柜体；每个三相接触器包括三对开关，所述三对开关连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，并构成一个单元；一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组单元，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源；一个所述全控型电力电子器件并联在这两对插座上；所述全部抽屉箱装在所述控制柜体上；所述高压大功率变频器还包括备用单元，所述备用单元包括备用原边三相绕组单元、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱；所述备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上；备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组单元，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器；高压大功率变频器正常时，备用的单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组和输出变压器，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间；所述逆变器组包括N个三相逆变器，所述输出变压器原边包括N个三相绕组，其中N≥2，副边包括一个三相绕组，所述逆变器组的每个三相逆变器的三相输出分别连接到输出变压器的一个原边三相绕组；所述原边三相绕组均分成P组，其中P≥2，不同组的原边三相绕组之间依次移相60°/P，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相，或不同组原边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/P。

所述滤波器组包括N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端；所述高压大功率变频器还包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

本专利申请与现有技术对比的有益效果是：本专利申请的高压大功率变频器与罗宾康技术比，在使用相同耐压的电力电子器件的条件下，本专利申请使用的变压器三相绕组的数量要减少。例如用1700V的IGBT，本专利申请的三相绕组数量为16个，罗宾康技术为24个。在同样进线电压的情况下，本专利申请使用的变压器的铁耗要减小，原因是罗宾康技术的输入变压器其输入电压是恒定不变的，铁耗是固定的和高的，本专利申请使用的输出变压器其电压随变频器的输出频率的高低而变化，铁耗是变化的和低的；并且，很方便冗余设计，可以设计出可靠性很高的高压变频器，也很方便改变变频器输出电压等级。

附图说明

图1本专利申请具体实施方式一的结构示意图；

图2本专利申请具体实施方式二的结构示意图；

图3本专利申请具体实施方式三的结构示意图：

图4本专利申请中的三相逆变器可使用的旁路单元的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本专利申请做进一步详细说明。

具体实施方式一

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组。滤波器组连接在整流器与逆变器组之间。输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2。变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同。M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组。逆变器组包括M×N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，每个三相逆变器的输出连接一个原边三相绕组。

其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/M。

滤波器组可包括M×N个电容，每个电容分别并联在逆变器组的一个三相逆变器两端。上述高压大功率变频器还可包括M×N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

假设输入交流电压为10000V，并且，输出变压器组副边三相绕组采用星形连接，用1700V的IGBT，余量系数为2.46，逆变器组的三相逆变器数量为10000/(1700/2.46)≈15个或取16个，输出变压器组的原边三相绕组数量为15个或16个。若取15个，可以分成M＝3个变压器，每个变压器有N＝5个原边三相绕组，不同变压器原边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，M＝3个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的正弦脉宽调制(SPWM)基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，M＝3个副边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，M＝3个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/3＝20°。

当然若取15个，也可以分成M＝5个变压器，每个变压器有N＝3个原边三相绕组，不同变压器原边三相绕组之间依次移相60°/5＝12°，M＝5个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，M＝5个副边三相绕组之间依次移相60°/5＝12°，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，M＝5个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/5＝12°。

如图1所示，一种高压大功率变频器，包括整流器1、滤波器组2、逆变器组3和输出变压器组4。

滤波器组2包括15个串联电容C11、C12、C13、C14、C15，C21、C22、C23、C24、C25，C31、C32、C33、C34、C35。高压大功率变频器还可包括3×5＝15个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。逆变器组3包括15个串联的三相逆变器NB11、NB12、NB13、NB14、NB15，NB21、NB22、NB23、NB24、NB25，NB31、NB32、NB33、NB34、NB35。

输出变压器组4包括3(M＝3)个变压器5。变压器5原边具有5(N＝5)个、副边具有一个三相绕组。输出变压器组4有3×5＝15个原边三相绕组，即S11、S12、S13、S 14、S15，S21、S22、S23、S24、S25，S31、S32、S33、S34、S35。输出变压器组4有3个副边三相绕组1X、1Y、1Z，2X、2Y、2Z，3X、3Y、3Z。3个副边三相绕组同相的绕组依次串联，即1X-2X-3X依次串联，1Y-2Y-3Y依次串联，1Z-2Z-3Z依次串联后，再连接成星型三相绕组(U、V、W)。变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，变压器的副边的每个三相绕组的电压、功率相同。

每个三相逆变器的三相输出连接一个原边三相绕组。即三相逆变器NB11输出连接原边三相绕组S11，三相逆变器NB12输出连接原边三相绕组S12，三相逆变器NB13输出连接原边三相绕组S13，三相逆变器NB14输出连接原边三相绕组S14，三相逆变器NB15输出连接原边三相绕组S15；三相逆变器NB21输出连接原边三相绕组S21，三相逆变器NB22输出连接原边三相绕组S22，三相逆变器NB23输出连接原边三相绕组S23，三相逆变器NB24输出连接原边三相绕组S24，三相逆变器NB25输出连接原边三相绕组S25；三相逆变器NB31输出连接原边三相绕组S31，三相逆变器NB32输出连接原边三相绕组S32，三相逆变器NB33输出连接原边三相绕组S33，三相逆变器NB34输出连接原边三相绕组S34，三相逆变器NB35输出连接原边三相绕组S35。

每个三相逆变器的直流端并联一个电容。三相逆变器NB11的直流端并联电容C11，三相逆变器NB12的直流端并联电容C12，三相逆变器NB13的直流端并联电容C13，三相逆变器NB14的直流端并联电容C14，三相逆变器NB15的直流端并联电容C15；三相逆变器NB21的直流端并联电容C21，三相逆变器NB22的直流端并联电容C22，三相逆变器NB23的直流端并联电容C23，三相逆变器NB24的直流端并联电容C24，三相逆变器NB25的直流端并联电容C25；三相逆变器NB31的直流端并联电容C31，三相逆变器NB32的直流端并联电容C32，三相逆变器NB33的直流端并联电容C33，三相逆变器NB34的直流端并联电容C34，三相逆变器NB35的直流端并联电容C35。

每个变压器的5个原边三相绕组之间不移相，3个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，3个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波不移相。

或3个变压器原边三相绕组之间不移相，3个副边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波不移相。

或3个变压器原边三相绕组之间不移相，3个副边三相绕组之间不移相，输入不同变压器原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/3＝20°，即A1＝USinωt B1＝USin(ωt+120°) C1＝USin(ωt+240°)，A2＝USin(ωt+20°) B2＝USin(ωt+140°) C2＝USin(ωt+260°)，A3＝USin(ωt+40°) B3＝USin(ωt+160°) C3＝USin(ωt+280°)。

具体实施方式二

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组。滤波器组连接在整流器与逆变器组之间。输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2。每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2。变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同。M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组。逆变器组包括N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，N个三相逆变器均分成E队，其中E≥2。M个变压器的N个原边三相绕组并联成N个原边三相绕组单元。每个原边三相绕组单元由每个变压器的一个原边三相绕组并联组成，一个三相逆变器输出连接一个原边三相绕组单元。

其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相。或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相。或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波依次移相60°/E。

滤波器组可包括N个电容，每个电容分别并联在逆变器组的一个三相逆变器两端。高压大功率变频器还可包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

假设输入交流电压为10000V，并且，输出变压器组副边三相绕组采用星形连接，用1700V的IGBT，余量系数为2.46，逆变器组的三相逆变器数量为10000/(1700/2.46)≈15个或取16个。若取16个，可以分成M＝4个变压器和E＝4队原边三相绕组单元。每个变压器有N＝16个原边三相绕组，每个原边三相绕组单元由4个变压器的各1个共4个原边三相绕组并联组成，共有16个原边三相绕组单元。每队有16/4＝4个原边三相绕组单元，不同变压器原边三相绕组之间依次移相60°/4＝15°，4个副边三相绕组不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，4个副边三相绕组之间依次移相60°/4＝15°，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，4个副边三相绕组之间不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/4＝15°。

当然若取16个，也可以分成M＝2个变压器和E＝8队原边三相绕组单元，每个变压器有N＝16个原边三相绕组，每个原边三相绕组单元由2个变压器的各1个共2个原边三相绕组并联组成，共有16个原边三相绕组单元，每队有16/8＝2个原边三相绕组单元，不同变压器原边三相绕组之间依次移相60°/2＝30°，即一个变压器的原边绕组为三角形连接，另一个变压器的原边绕组为星形接法。2个副边三相绕组之间不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，2个副边三相绕组之间依次移相60°/2＝30°，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，2个副边三相绕组之间不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/8＝7.5°。

如图2所示，一种高压大功率变频器包括整流器1、滤波器组2、逆变器组3、输出变压器组4。滤波器组2包括15个串联的电容C1、C2、……、C15。还可包括15个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。逆变器组3包括15个串联的三相逆变器NB1、NB2、……、NB15。输出变压器组4包括M＝3个变压器5。每个变压器5原边包括N＝15个原边三相绕组、副边包括1个三相绕组。共有3×15＝45个原边三相绕组S101、S102、……、S115，S201、S202、……、S215，S301、S302、……、S315及3个副边三相绕组1X、1Y、1Z，2X、2Y、2Z，3X、3Y、3Z。3个副边三相绕组同相的绕组依次串联(1X-2X-3X，1Y-2Y-3Y，1Z-2Z-3Z)后，再连接成星型三相绕组(U、V、W)。

3个变压器的各1个共3个原边三相绕组并联(S101、S201、S301，S102、S202、S302，---，S115、S215、S315)形成1个原边三相绕组单元6。共有15个原边三相绕组单元6，均分成E＝5队。每个三相逆变器的三相输出连接一个原边三相绕组单元6(NB1-S101、S201、S301，NB2-S102、S202、S302，……，NB15-S115、S215、S315)。每个三相逆变器的直流端并联一个电容(NB1-C1、NB2-C2、---、NB15-C15)。原边每个三相绕组的电压、功率相同，副边每个三相绕组的电压、功率相同。

3个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，3个副边三相绕组之间不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，3个副边三相绕组之间依次移相60°/3＝20°，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波不移相。或不同变压器原边三相绕组之间不移相，3个副边三相绕组之间不移相，输入不同队原边三相绕组单元的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/5＝12°，即

A1＝USinωt B1＝USin(ωt+120°) C1＝USin(ωt+240°)，

A2＝USin(ωt+12°) B2＝USin(ωt+132°) C2＝USin(ωt+252°)，

A3＝USin(ωt+24°) B3＝USin(ωt+144°) C3＝USin(ωt+264°)，

A4＝USin(ωt+36°) B4＝USin(ωt+156°) C4＝USin(ωt+276°)，

A5＝USin(ωt+48°) B5＝USin(ωt+168°) C5＝USin(ωt+288°)。

具体实施方式三

一种高压大功率变频器，包括整流器、滤波器组、逆变器组和输出变压器。滤波器组连接在整流器与逆变器组之间。逆变器组包括N个三相逆变器。输出变压器原边包括N个三相绕组，其中N≥2，副边包括一个三相绕组。逆变器组的每个三相逆变器的三相输出分别连接到输出变压器的一个原边三相绕组。原边三相绕组均分成P组，其中P≥2。

不同组的原边三相绕组之间依次移相60°/P，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相。或不同组原边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/P。

滤波器组可包括N个电容，每个电容分别并联在逆变器组的一个三相逆变器两端。上述高压大功率变频器还可包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

如图3所示，一种高压大功率变频器包括整流器1、滤波器组2、逆变器组3、输出变压器4。滤波器组2包括15个串联电容(C1、C2、……、C15)。还可包括15个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。逆变器组3包括15个串联的三相逆变器(NB1、NB2、---、NB15)。输出变压器4原边包括N＝15个三相绕组(S1、S2、……、S15)，副边包括1个三相绕组。逆变器组3的每个三相逆变器的三相输出连接输出变压器4的一个原边三相绕组(即NB1与S1相连、NB2与S2相连、……、NB15与S15相连)。逆变器组每个三相逆变器的直流端并联滤波器组的一个电容(C1-NB1、C2-NB2、……、C15-NB15)。

输出变压器4原边的每个三相绕组的电压、功率相同，并且均分成P＝3组，同组之间(例如，S1、S2、S3、S4、S5为同一组，S6、S7、S8、S9、S10为同一组，S11、S12、S13、S14、S15为同一组)的原边三相绕组不移相，不同组的原边三相绕组依次移相60°/3＝20°(S1、S2、S3、S4、S5为0°，S6、S7、S8、S9、S10为+20°，S11、S12、S13、S14、S15为-20°)，输入不同组原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波不移相。

或不同组原边三相绕组之间不移相，输入不同组原边三相绕组的SPWM脉冲波的基波依次移相60°/3＝20°，即

A1＝USinωt B1＝USin(ωt+120°) C1＝USin(ωt+240°)，

A2＝USin(ωt+20°) B2＝USin(ωt+140°) C2＝USin(ωt+260°)，

A3＝USin(ωt+40°) B3＝USin(ωt+160°) C3＝USin(ωt+280°)。

上述三种高压大功率变频器中，三相逆变器给变压器原边三相绕组供三相交流电，副边三相绕组感应出三相交流电。多个原边三相绕组或原边三相绕组单元和多个三相逆变器结合使用可以使低耐压的电力电子器件能在没有动态均压困扰的情况下应用在高电压。多个变压器或一个变压器包括多个原边三相绕组可以实现变压器绕组自身电气移相(原边移相或副边移相)和输入正弦脉宽调制基波移相，以消除输出正弦脉宽调制波的谐波。

上述三个具体实施方式中整流器的结构可使用专利200710125041.3中的三相整流平波电路。当然，也可使用其他整流电路。

上述三个具体实施方式中，滤波器组2中的滤波电容的电容量较大，充放电时间常数也较大，这样其还可以作为每个三相逆变器的动态均压保护电容。

上述三个具体实施方式中，通过改变输出变压器(输出变压器组)的副边匝数，可以很方便得到不同的输出电压等级。如：既可以10K伏进线/10K伏出线，也可以10K伏进线/13K伏出线，也可以10K伏进线/380伏出线，也可以10K伏进线/690伏出线，等等。

上述原边三相绕组采用沿边三角形的移相方法，副边三相绕组采用曲折联结(Z联结)的移相方法。

如图4所示，上述三种高压大功率变频器还可进行冗余设计。针对高压大功率变频器中的每个三相逆变器，还可设置相应个数(即与三相逆变器个数相同)的三相接触器K、全控型电力电子器件24、抽屉箱21和一个控制柜体。

在具体实施方式一中，三相接触器K、全控型电力电子器件24、抽屉箱21可分别为M×N个。在具体实施方式二中，三相接触器K、全控型电力电子器件24、抽屉箱21可分别为N个。在具体实施方式三中，三相接触器K、全控型电力电子器件24、抽屉箱21可分别为N个。

每个三相接触器包括三对开关K1、K2、K3，三对开关K1、K2、K3连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极(在图4中，连接到了直流电源的正极)和三相输出的任两相。一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上。

一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，一个全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入相应三相逆变器，全部抽屉箱装在控制柜体上。

一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，组成一个单元。一个抽屉箱包括五对插头、插座22、23，其中三对插头、插座用于连接三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源。一个全控型电力电子器件24并联在这两对插座上以旁路或投入相应三相逆变器。这可提高高压大功率变频器的可靠性。

上述高压大功率变频器还可包括备用单元。备用单元包括备用原边三相绕组(具体实施方式二中为备用原边三相绕组单元)、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱。备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上。备用抽屉箱装在控制柜体上。

备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相。备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组(具体实施方式二中为备用原边三相绕组单元)，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器。

高压大功率变频器正常时，备用单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。

如某单元出故障需退出运行，首先备用单元的备用全控型电力电子器件24关断后，备用单元的三相接触器K即闭合，备用单元投入运行，然后故障单元的三相接触器K断开，故障单元的全控型电力电子器件24即导通，该单元就被旁路了，该单元的抽屉箱21就可以抽出及维修。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利申请所作的进一步详细说明，不能认定本专利申请的具体实施只局限于这些说明。对于本专利申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利申请的保护范围。

Claims

1.一种高压大功率变频器，其特征在于：包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间，所述输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2；所述变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同，M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组；所述逆变器组包括M×N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，每个三相逆变器的输出连接一个原边三相绕组；其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给M个变压器的原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/M。

2.如权利要求1所述的高压大功率变频器，其特征在于：所述滤波器组包括M×N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端，所述高压大功率变频器还包括M×N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

3.如权利要求2所述的高压大功率变频器，其特征在于：还包括与三相逆变器相同数量的三相接触器、全控型电力电子器件、抽屉箱和一个控制柜体；每个三相接触器包括三对开关，所述三对开关连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，并构成一个单元；一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源；一个所述全控型电力电子器件并联在这两对插座上；所述全部抽屉箱装在所述控制柜体上；所述高压大功率变频器还包括备用单元，所述备用单元包括备用原边三相绕组、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱；所述备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上；备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器；高压大功率变频器正常时，备用的单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。

4.一种高压大功率变频器，其特征在于：包括整流器、滤波器组、逆变器组、输出变压器组，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间，所述输出变压器组包括M个变压器，其中M≥2，每个变压器原边包括N个三相绕组，副边包括一个三相绕组，其中N≥2；所述变压器原边的每个三相绕组的电压、功率相同，副边的每个三相绕组的电压、功率相同，M个副边三相绕组的同相绕组依次串联，再连接成星型三相绕组或三角形三相绕组；所述逆变器组包括N个三相逆变器，各个三相逆变器依次串联，M个变压器的N个原边三相绕组并联成N个原边三相绕组单元，每个原边三相绕组单元由每个变压器的一个原边三相绕组并联组成，一个三相逆变器输出连接一个原边三相绕组单元，所述N个三相逆变器均分成E队，其中E≥2，其中M个变压器的原边三相绕组之间依次移相60°/M，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间依次移相60°/M，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波不移相；或M个变压器的原边三相绕组之间不移相，M个副边三相绕组之间不移相，不同队三相逆变器输出给相应原边三相绕组单元的正弦脉宽调制基波依次移相60°/E。

5.如权利要求4所述的高压大功率变频器，其特征在于：所述滤波器组包括N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端，所述高压大功率变频器还包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

6.如权利要求5所述的高压大功率变频器，其特征在于：还包括与三相逆变器相同数量的三相接触器、全控型电力电子器件、抽屉箱和一个控制柜体；每个三相接触器包括三对开关，所述三对开关连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，并构成一个单元；一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组单元，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源；一个所述全控型电力电子器件并联在这两对插座上；所述全部抽屉箱装在所述控制柜体上；所述高压大功率变频器还包括备用单元，所述备用单元包括备用原边三相绕组单元、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱；所述备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上；备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组单元，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器；高压大功率变频器正常时，备用的单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。

7.一种高压大功率变频器，其特征在于包括整流器、滤波器组、逆变器组和输出变压器，所述滤波器组连接在整流器与逆变器组之间；所述逆变器组包括N个三相逆变器，所述输出变压器原边包括N个三相绕组，其中N≥2，副边包括一个三相绕组，所述逆变器组的每个三相逆变器的三相输出分别连接到输出变压器的一个原边三相绕组；所述原边三相绕组均分成P组，其中P≥2，不同组的原边三相绕组之间依次移相60°/P，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波不移相，或不同组原边三相绕组之间不移相，三相逆变器输出给不同组原边三相绕组的正弦脉宽调制基波依次移相60°/P。

8.如权利要求7所述的高压大功率变频器，其特征在于：所述滤波器组包括N个电容，每个电容分别并联在所述逆变器组的一个三相逆变器两端；所述高压大功率变频器还包括N个静态均压电阻，一个静态均压电阻与相应的一个电容并联。

9.如权利要求8所述的高压大功率变频器，其特征在于：还包括与三相逆变器相同数量的三相接触器、全控型电力电子器件、抽屉箱和一个控制柜体；每个三相接触器包括三对开关，所述三对开关连接到相应三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；一个三相接触器、及相应的一个三相逆变器、一个滤波电容、一个静态均压电阻安装在相应的一个抽屉箱上，并构成一个单元；一个抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源；一个所述全控型电力电子器件并联在这两对插座上；所述全部抽屉箱装在所述控制柜体上；所述高压大功率变频器还包括备用单元，所述备用单元包括备用原边三相绕组、备用全控型电力电子器件、备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻、备用抽屉箱；所述备用三相接触器、备用三相逆变器、备用滤波电容、备用静态均压电阻安装在备用抽屉箱上；备用三相接触器包括三对开关，三对开关连接到备用三相逆变器的直流电源的正、负极的任一极和三相输出的任两相；备用抽屉箱包括五对插头、插座，其中三对插头、插座用于连接备用三相绕组，其余两对插头、插座用于连接正、负直流电源，备用全控型电力电子器件并联在这两对插座上以旁路或投入备用三相逆变器；高压大功率变频器正常时，备用的单元不投入运行，若运行的某单元出故障，这备用的单元立即自动投入运行，随后把出故障的单元旁路。