CN102201744A - 双链式高压变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双链式高压变频器，包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后形成输入链，输入链与电感器串接后再与交流输入端连接，链结的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后形成输出链与输出端连接。本发明能够减小自身装置体积、提高输入侧功率因数、实现能量双向流动、增加用电效率和节能性能。
Description
技术领域
本发明涉及电压变换技术领域，具体是一种双链式高压变频器。
背景技术
电机的变频调速功能一般是通过将固定的交流电源变换为幅值可调、频率可调、相位可调的完全可控的电压源来实现的。目前上述变换过程需要配合大功率高频变压器完成。这种高频变压器使用成本高、体积大，且对输入侧影响较大，造成较大的谐波含量，影响输入侧功率因数。此外，由于能量并不能在电机和电网之间双向流动，因此能量并不能从电机一侧回馈到电网一侧，具有用电效率低、节能性能差的缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种省略高频变压器的双链式高压变频器，利用此双链式高压变频器能够减小自身装置体积、提高输入侧功率因数、实现能量双向流动、增加用电效率和节能性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
双链式高压变频器，包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后形成输入链，输入链与电感器串接后再与交流输入端连接，链结的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后形成输出链与输出端连接。
优选的是，所述AC/DC变换输入模块与功率变换模块之间并接有输入滤波电容，功率变换模块与DC/AC变换输出模块之间并接有输出滤波电容。
优选的是，所述功率变换模块为隔离式DCDC变换模块。
优选的是，所述AC/DC变换输入模块为由四个电力电子器件所组成的全桥整流电路。
优选的是，所述DC/AC变换输出模块为由四个电力电子器件所组成的全桥逆变电路。
双链式高压变频器，包括分成三排的若干链结，每排包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，每排链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后分别形成A相输入链、B相输入链、C相输入链，A相输入链、B相输入链、C相输入链的一端并接，另一端分别与电感器串接后再与三相交流电源的一端相连，每排连接的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后分别形成U相输出链、V相输出链、W相输出链，U相输出链、V相输出链、W相输出链的一端并接，另一端分别与三相输出端的一端相连。
优选的是，所述AC/DC变换输入模块与功率变换模块之间并接有输入滤波电容，功率变换模块与DC/AC变换输出模块之间并接有输出滤波电容。
优选的是，所述功率变换模块为隔离式DCDC变换模块。
优选的是，所述AC/DC变换输入模块为由四个电力电子器件所组成的全桥整流电路。
优选的是，所述DC/AC变换输出模块为由四个电力电子器件所组成的全桥逆变电路。
本发明的有益效果是：本发明免去了变压器部分，大大减小了自身装置的体积，并可以降低输入侧的谐波含量，大大提高输入功率因数；本发明链结的AC/DC变换输入模块级联起来共同分担交流输入端的高压，链结的DC/AC变换输出模块每个都提供一定的电压级联起来形成供给电压，链结内部在AC/DC变换输入模块与DC/AC变换输出模块之间有功率变换模块，通过功率变换模块，能量可以在链结内部双向流动，利用上述变换方式可以将电源变换幅值、频率、相位可调的完全可控的电压源，从而满足电机的变频调速需求，并增加用电效率和节能性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：
图1为链结的一种实施例的结构组成示意图；
图2为双链式高压变频器一种实施例的结构组成示意图；
图3为双链式高压变频器另一种实施例的结构组成示意图；
图4为图3中实施例的输入侧示意图；
图5为图3中实施例的输出侧示意图。
具体实施方式
参照图2，本发明的一种双链式高压变频器，包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后形成输入链，输入链与电感器串接后再与交流输入端连接，链结的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后形成输出链与输出端连接。本发明在工作时，链结的AC/DC变换输入模块级联起来共同分担交流输入端的高压，链结的DC/AC变换输出模块每个都提供一定的电压级联起来形成供给电压，链结内部在AC/DC变换输入模块与DC/AC变换输出模块之间有功率变换模块，通过功率变换模块，能量可以在链结内部双向流动。图2中的双链式高压变频器为一单相的高压变频结构。
本发明的链结结构如图1所示，其中，为了实现更好地电压变换功能，AC/DC变换输入模块与功率变换模块之间并接有输入滤波电容EC，功率变换模块与DC/AC变换输出模块之间并接有输出滤波电容MC。一般地，AC/DC变换输入模块可以采用由四个电力电子器件所组成的全桥整流电路实现，如图1中的K1-K4所组成的结构，其中K1-K4为4个带反并联二极管的全控型电力电子器件，DC/AC变换输出模块可以采用由四个电力电子器件所组成的全桥逆变电路实现，如图1中的K5-K8所组成的结构，同样地，K5-K8也为4个带反并联二极管的全控型电力电子器件。功率变换模块PC可以采取灵活的内部构架实现，作为优选的实施方式，功率变换模块采用隔离式DCDC变换模块实现，由于隔离式DCDC变换模块内部设置有隔离变压器，因此其可以很好地实现电网和供电一侧的电路隔离功能。
图3中的实施例为三相式双链式高压变频器，其包括分成三排的若干链结，每排包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，每排链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后分别形成A相输入链、B相输入链、C相输入链，A相输入链、B相输入链、C相输入链的一端并接，并接点为输入侧的中性点EN，另一端分别与电感器传节后再与三相交流电源的一端相连，每排连接的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后分别形成U相输出链、V相输出链、W相输出链，U相输出链、V相输出链、W相输出链的一端并接，并接点为输出侧的中性点MN，另一端分别与三相输出端的一端相连。在此实施例中，链结所采用的结构也优选为图1中的结构。在本实施例中，双链式高压变频器用于对电机进行供电。
下面以图3中的优选实施例对本发明的工作原理进行描述。工作时，通过各链结输入侧的移相协调控制，使得变频器注入到电网一侧的谐波电流大大降低；通过控制输入侧电流的有功电流和无功电流来控制功率因数的大小和能量的流动方向；实时控制各链结内输入侧滤波电容EC的直流电压以保证各链结之间均压。通过各链结输出侧的移相协调控制，使得变频器输出的电压电流谐波很小；通过控制输出侧电流的有功电流来控制能量的流动方向。对于电机控制，可以采用矢量控制、直接转矩控制等方式。各链结根据输入侧滤波电容EC和输出侧滤波电容MC的电压由功率变换模块PC实时调整能量流动方向。
在构建双链式高压变频器时，链结个数N的多少与链结内电力电子器件的耐压等级和电机电压等级有关。以图4和图5为例进行说明，例如：在链结内功率器件耐压等级为1700V、电机额定电压为10KV时，N可以为11。这样，对于输入链来说每相链结的承担的电压约为AC6930V，分担到每个链结的滤波电容EC上大约为DC900V；对于输出链来说，每个链结大约提供AC525V的电压，叠加后形成约为AC5800V的相电压，线电压就约为AC10KV。因此，调整链结的个数和链结内功率器件的耐压等级可以灵活的适应不同电压等级。
本发明除了可以应用电机拖动方面外，其还可以适用于其它需要变压变频输出的设备上，同样可以达到减小自身装置体积、提高输入侧功率因数、实现能量双向流动、增加用电效率和节能性能等优点。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.双链式高压变频器，其特征在于包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后形成输入链，输入链与电感器串接后再与交流输入端连接，链结的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后形成输出链与输出端连接。
2.根据权利要求1所述的双链式高压变频器，其特征在于所述AC/DC变换输入模块与功率变换模块之间并接有输入滤波电容，功率变换模块与DC/AC变换输出模块之间并接有输出滤波电容。
3.根据权利要求1所述的双链式高压变频器，其特征在于所述功率变换模块为隔离式DCDC变换模块。
4.根据权利要求1所述的双链式高压变频器，其特征在于所述AC/DC变换输入模块为由四个电力电子器件所组成的全桥整流电路。
5.根据权利要求1所述的双链式高压变频器，其特征在于所述DC/AC变换输出模块为由四个电力电子器件所组成的全桥逆变电路。
6.双链式高压变频器，其特征在于包括分成三排的若干链结，每排包括复数组链结，所述链结包括依次串接的AC/DC变换输入模块、功率变换模块和DC/AC变换输出模块，每排链结的AC/DC变换输入模块的输入侧串接后分别形成A相输入链、B相输入链、C相输入链，A相输入链、B相输入链、C相输入链的一端并接，另一端分别与电感器串接后再与三相交流电源的一端相连，每排连接的DC/AC变换输出模块的输出侧串接后分别形成U相输出链、V相输出链、W相输出链，U相输出链、V相输出链、W相输出链的一端并接，另一端分别与三相输出端的一端相连。
7.根据权利要求6所述的双链式高压变频器，其特征在于所述AC/DC变换输入模块与功率变换模块之间并接有输入滤波电容，功率变换模块与DC/AC变换输出模块之间并接有输出滤波电容。
8.根据权利要求6所述的双链式高压变频器，其特征在于所述功率变换模块为隔离式DCDC变换模块。
9.根据权利要求6所述的双链式高压变频器，其特征在于所述AC/DC变换输入模块为由四个电力电子器件所组成的全桥整流电路。
10.根据权利要求6所述的双链式高压变频器，其特征在于所述DC/AC变换输出模块为由四个电力电子器件所组成的全桥逆变电路。
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