CN102710145B - 一种大功率四象限变频器及电力变换装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率四象限变频器包括整流模块、逆变模块及控制模块。整流模块包括一个或两个以上并联连接的整流单元，其中，整流单元包括相互连接的滤波单元以及功率单元。逆变模块通过直流母线与整流模块相连，包括一个或两个以上并联连接的功率单元。控制模块包括多个光模块，光模块通过光纤与整流模块和逆变模块中的功率单元连接，以控制整流模块以及逆变模块的工作，其中，整流模块和逆变模块中的每一个功率单元均对应连接一个光模块。本发明还公开了一种电力变换装置。本发明实施例所公开的一种大功率四象限变频器及电力变换装置具有灵活性高及实时性高的优点。

Description

一种大功率四象限变频器及电力变换装置

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种大功率四象限变频器及电力变换装置。

背景技术

随着国家的节能减排政策深入推动，电机作为大耗电设备，采用变频调速的比例越来越高。但是，传统的通用变频器使用的是二极管不控整流技术，这种只能实现电能从电网向电机侧流动的单向传输，而不具备能量回馈的功能，故节能效果不高效。另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染，严重的影响了电网的供电质量。为了实现更好的节能效果，在现有技术中一般采用四象限变频器，其不仅可以实现能量在电网和电机之间双向流动，还能增加节能效果，同时还可以调整变频器的输入功率因数，消除对电网的谐波污染，进而让变频器真正成为“绿色产品”。

图1为现有技术中一种大功率四象限变频器系统，该系统包括整流部分301、逆变部分302、整流控制部分303以及逆变控制部分304。其中整流部分301和逆变部分302都是由多个功率单元305并联组成，整流部分301的每个功率单元305都连接有交流电抗器306，而且，此系统的供电电源和整流部分301整体连接有一个输入电抗器307，这样使得现有技术中的大功率四象限变频器系统体积大、成本高，另一方面，由于每个交流电抗器306、输入电抗器307都是独立安装的，这样使得系统的可维护性降低、不灵活。当系统的功率需求发生改变时，功率单元305的个数需要改变，输入电抗器307需要重新开发设计，加大了变频器开发的难度。

除此之外，目前现有技术中的大功率四象限变频器系统都采用电气连接，这种连接方式使得系统的连接复杂、抗电磁干扰性较弱、电气损耗也较大，同时由于系统电信号传输存在较高时延而导致控制有延时。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供灵活性与实时性高且低损耗的大功率四象限变频器及电力变换装置。

一种大功率四象限变频器，包括整流模块、逆变模块以及控制模块。整流模块包括一个或两个以上并联连接的整流单元，用于将从电网输入的交流信号转换成直流信号，其中，所述整流单元包括相互连接的滤波单元以及功率单元，所述滤波单元用于对从电网输入的交流信号进行滤波，所述功率单元用于将经过所述滤波单元滤波后的交流信号转换成直流信号。逆变模块通过直流母线与所述整流模块相连，包括一个或两个以上并联连接的功率单元，用于将所述整流模块输出的直流信号转换成频率可调的交流信号。控制模块与所述整流模块和所述逆变模块连接，包括多个光模块，所述光模块通过光纤与所述整流模块和所述逆变模块中的功率单元连接，以控制所述整流模块以及所述逆变模块的工作，其中，所述整流模块和所述逆变模块中的每一个功率单元均对应连接一个光模块。

优选的，所述整流模块的功率单元与所述逆变模块的功率单元相同，且所述功率单元均包括直流端与交流端，所述滤波单元包括输入端与输出端，其中，所述滤波单元的输入端与所述电网相连以接收交流信号，所述滤波单元的输出端与对应的功率单元的交流端相连，所述对应的功率单元的直流端与所述直流母线相连。

优选的，所述逆变模块包括直流输入端与交流输出端，其中，所述逆变模块的直流输入端与所述直流母线连接，所述逆变模块的交流输出端用于输出经转换后的所述频率可调的交流信号以驱动电机。

优选的，所述滤波单元包括多个网侧电抗器以及多个整流侧电抗器，其中，所述多个网侧电抗器分别与所述电网相连以接收交流信号，所述多个整流侧电抗器的输入端分别与所述多个网侧电抗器的输出端连接，且所述多个整流侧电抗器的输出端与所述滤波单元相对应的功率单元连接。

优选的，所述滤波单元还包括多个电容以及多个阻尼电阻，其中，所述多个电容按角形接线方式或星形接线方式连接，所述多个阻尼电阻的一端分别连接所述多个网侧电抗器的输出端与所述多个整流侧电抗器的输入端之间的节点，所述多个阻尼电阻的另一端分别与按角形接线方式或星形接线方式连接的所述多个电容连接。

优选的，所述控制模块包括整流控制子模块以及逆变控制子模块，整流控制子模块，与所述整流模块连接，用于控制所述整流模块，包括多个光模块，所述整流控制子模块的光模块通过光纤对应连接整流模块的每个功率单元；以及逆变控制子模块，与所述逆变模块连接，用于控制所述逆变模块，包括多个光模块，所述逆变控制子模块的光模块通过光纤对应连接逆变模块的每个功率单元。

一种电力变换装置，包括上述的任意一种大功率四象限变频器以及电机。

优选的，所述电力变换装置包括多个整流模块以及一个或者多个逆变模块，所述一个或者多个逆变模块的交流输出端相连接以共同作用于所述电机。

优选的，所述控制模块包括多个整流控制子模块以及一个或者多个逆变控制子模块，所述整流控制子模块的数目与所述整流模块的数目相同并均通过光纤相连，所述逆变控制子模块的数目与所述逆变模块的数目相同并均通过光纤相连。

优选的，所述整流控制子模块还包括并机光模块，所述并机光模块用于通过光纤与其它整流控制子模块的并机光模块或光模块连接。

本发明实施例提供的技术方案中，整流模块由一个整流单元或两个以上并联连接的整流单元组成，整流单元由滤波单元以及功率单元组成，由于滤波单元与功率单元对应设置，且滤波单元直接与交流信号连接，当系统的功率需求改变时，通过简单的加入整流单元或减少整流单元便可以改变大功率四象限变频器的功率，无需对电抗器重新开发设计，使大功率四象限变频器使用更加灵活，用多个体积小的滤波单元代替大功率输入电抗器，使变频器体积减小，并且利用光纤连接，使系统的连接更加简单，损耗大大的降低，并且增强系统抗电磁干扰的性能，使控制信号的传输速度更快，减少延时，同时也减轻了变频器的重量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种大功率四象限变频器的系统结构示意图；

图2为本发明实施例中一种大功率四象限变频器的结构示意图；

图3为本发明实施例中滤波单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中整流模块以及对应的整流控制子模块的部分结构示意图；

图5为本发明实施例中控制子模块与功率单元的部分结构示意图；

图6为本发明实施例中一种电力变换装置第二实施例结构示意图；

图7为本发明实施例中一种电力变换装置第三实施例结构示意图；

图8为本发明实施例中一种电力变换装置第四实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种大功率四象限变频器及电力变换装置。下面分别进行详细说明。请参阅图2，为本发明实施例中一种大功率四象限变频器的结构示意图，且本发明实施例中的一种电力变换装置第一实施例包括图2所示的大功率四象限变频器结构。

如图2所示的本发明实施例中的大功率四象限变频器第一实施例的结构包括整流模块11、逆变模块12以及控制模块16。

整流模块11具有交流输入端以及直流输出端，其中，整流模块11的交流输入端与电网连接，整流模块11的直流输出端通过直流母线与逆变模块12连接。整流模块11用于将从电网输入的交流信号转换成直流信号并输出给逆变模块12，整流模块11包括一个整流单元110或两个以上并联连接的整流单元110，本实施例中为四个并联连接的整流单元110，其中，整流单元110包括互相连接的滤波单元1101以及功率单元1102。功率单元1102具有直流端以及交流端，功率单元1102的直流端与直流母线连接，滤波单元1101的输入端与电网相连以接收交流信号，滤波单元1101的输出端与功率单元1102的交流端相连。滤波单元1101用于对从电网输入的交流信号进行滤波，功率单元1102用于将经过滤波单元1101滤波后的交流信号转换成直流信号并输出到直流端，滤波单元1101与功率单元1102对应设置，每个功率单元1102对应连接有一个滤波单元1101，滤波单元1101可以由多个电抗器构成，以减少因交流信号幅值过大而对大功率四象限变频器的冲击，以及限制进入功率单元1102的电流，对输入的交流信号进行滤波。

逆变模块12具有直流输入端以及交流输出端，其中逆变模块12的直流输入端通过直流母线与整流模块11相连。逆变模块12用于将整流模块11输出的直流信号转换成频率可调的交流信号，并通过逆变模块12的交流输出端输出到电机15，逆变模块12包括一个功率单元1102或两个以上并联连接的功率单元1102。逆变模块12的功率单元1102与整流单元11的功率单元1102结构相同，都具有直流端以及交流端，逆变模块12的功率单元1102的直流端与直流母线连接，逆变模块12的功率单元1102的交流端与逆变模块12的交流输出端连接，用于输出经转换后的频率可调的交流信号以驱动电机15。

控制模块16与整流模块11和逆变模块12连接，用于控制整流模块11以及逆变模块12。控制模块16包括多个光模块，其中的光模块通过光纤与整流模块11和逆变模块12中的功率单元连接，以控制整流模块11以及逆变模块12的工作，其中，整流模块11和逆变模块12中的每一个功率单元均通过光纤对应连接一个光模块，控制模块16向整流模块11和逆变模块12中的功率单元发出命令后，功率单元在非常短的时间内便可以接收到该命令，进而减少了延时，使本发明的大功率四象限变频器以及电力变换装置的实时性更高。

进一步的，控制模块16包括整流控制子模块13以及逆变控制子模块14。

其中，整流控制子模块13与整流模块11连接，用于控制整流模块11，包括一个或多个光模块161，整流控制子模块13的光模块161通过光纤对应的连接整流模块11的每个功率单元1102，即整流模块11的每个功率单元1102均对应连接一个整流控制子模块13的光模块161，具体的，整流控制子模块13包括多个光模块161，整流控制子模块13的每个光模块161通过光纤对应与整流模块11的每个功率单元1102连接，整流控制子模块13分别对每个整流模块11的功率单元1102进行控制，包括控制功率单元1102开始工作，结束工作以及输出功率的大小等。

逆变控制子模块14与逆变模块12连接，用于控制逆变模块12的工作，包括一个或多个光模块161，逆变控制子模块14的光模块161通过光纤对应的连接逆变模块12的每个功率单元1102，即逆变模块12的每个功率单元1102均对应连接一个逆变控制子模块14的光模块161，具体的，逆变控制子模块14包括多个光模块161，逆变控制子模块14的光模块161通过光纤对应与逆变模块12的每个功率单元1102连接，逆变控制子模块14分别对每个逆变模块12的功率单元1102进行控制，包括控制功率单元1102开始工作，结束工作以及输出功率的大小等。

进一步的，整流模块11包括三个以上的整流单元110，本实施例中，整流模块11包括四个整流单元110。

本实施例提供的技术方案中，整流模块11由一个或两个以上并联连接的整流单元110组成，整流单元110由滤波单元1101以及功率单元1102组成，由于滤波单元1101与功率单元1102对应设置，且滤波单元1101直接与交流信号连接，当系统的功率需求改变时，通过简单的加入整流单元110或减少整流单元110便可以改变大功率四象限变频器的功率，无需对电抗器重新开发设计，使大功率四象限变频器使用更加灵活，同时降低了开发周期，减少了开发成本。整流控制子模块13和逆变控制子模块14分别对应的控制每一个整流模块11和逆变模块12的功率单元1102，使得当有功率单元发生故障时，其他功率单元可以正常运行，使系统更加稳定，用多个体积小的滤波单元1101代替大功率输入电抗器，使变频器体积减小。同时，通过在整流控制子模块13和逆变控制子模块14的内部设置一个或者多个光模块161，通过光纤将整流模块11与控制模块16连接起来，这样控制模块16能够快速的将控制命令发送给整流模块11以及逆变模块12，利用光纤连接，使整个系统的连接更加简单，损耗大大的降低，并且增强系统抗电磁干扰的性能，使控制信号的传输速度更快，减少延时，同时也减轻了大功率四象限变频器的重量。

请参阅图3，为本发明实施例中滤波单元1101的结构示意图。如图3所示滤波单元1101包括多个网侧电抗器20、多个整流侧电抗器23、多个电容21以及多个阻尼电阻22。

其中，多个网侧电抗器20分别与电网相连以接收交流信号，本实施例中，网侧的交流信号输出为三相接口，进一步的，网侧电抗器20为三个，分别与网侧的三相接口连接。

多个整流侧电抗器23的输入端分别与多个网侧电抗器20的输出端连接，且多个整流侧电抗器23的输出端与滤波单元1101相对应的功率单元1102连接，进一步的，整流侧电抗器23为三个，分别对应连接一个网侧电抗器20，网侧电抗器20的输出端与整流侧电抗器23的输入端之间，均具有用于与阻尼电阻22连接的节点，本实施例中，三个网侧电抗器20的输出端与三个整流侧电抗器23的输入端之间共有三个节点。

多个电容21按角形接线方式或星形接线方式连接。本实施例中，电容21为三个，则按三角形接线方式连接，且每相邻两个电容21之间具有用于与阻尼电阻22连接的端点，进一步的，如果电容21为四个，则按四角形接线方式连接。在其它实施例中，电容21还可按星形接线方式连接，即所有电容21的一端连接在同一点上，另一端用于与阻尼电阻22连接。

多个阻尼电阻22的一端分别连接多个网侧电抗器20的输出端与多个整流侧电抗器23的输入端之间的节点，多个阻尼电阻的另一端分别与按角形接线方式或星形接线方式连接的多个电容21连接。本实施例中，电容21按三角形接线方式连接，阻尼电阻22有三个，三个阻尼电阻22的一端分别连接在与网侧电抗器20的输出端与整流侧电抗器的输入端之间的三个节点上，三个阻尼电阻22的另一端分别与相邻两个电容21之间的端点连接。在其它实施例中，三个电容21若按星形接线方式连接，三个阻尼电阻22的一端分别连接在与网侧电抗器20的输出端与整流侧电抗器的输入端之间的三个节点上，且所有电容21的一端连接在同一点上，所有电容21的另一端分别与三个阻尼电阻22的另一端连接。

本实施例中，阻尼电阻22能够有效吸收交流信号的谐波部分，使交流信号的幅值能得到很好的抑制，有效的减少了交流信号的谐振，从而使电流的谐波畸变率大幅度减小，降低了在工作时对电网的谐波污染，使系统更稳定，提高了电能的品质。

请参阅图4，为本发明实施例中整流模块11以及对应的整流控制子模块13的部分结构示意图，在图2中整流模块11包括4个并联的整流单元110，而在本图4中，由于原理是相同的则仅画出其中的3个并联的整流单元110以示说明。

整流模块11用于将从电网输入的交流信号转换成直流信号，并输出到直流母线，整流模块11包括一个整流单元110或两个以上并联连接的整流单元110，本实施例中以三个并联连接的整流单元110以示说明。整流单元110包括互相连接的滤波单元1101以及功率单元1102。功率单元1102具有直流端以及交流端，其中，滤波单元1101的输入端与电网相连以接收交流信号，滤波单元1101的输出端与功率单元1102的交流端相连，功率单元1102的直流端与直流母线连接。滤波单元1101用于对从电网输入的交流信号进行滤波，功率单元1102用于将经过滤波单元1101滤波后的交流信号转换成直流信号并输出到直流端，滤波单元1101与功率单元1102对应设置，每个功率单元1102对应连接有一个滤波单元1101，滤波单元1101可以由多个电抗器构成，减少交流信号因幅值过大而对大功率四象限变频器造成的冲击，以及限制进入功率单元1102的电流，对输入的交流信号进行滤波。

整流控制子模块13与整流模块11连接，用于控制整流模块11，包括一个或多个光模块161，本实施例中以包括三个光模块161为例以示说明。整流控制子模块13的光模块161通过光纤对应连接整流模块11的每个功率单元1102，即整流模块11的每个功率单元1102均对应连接一个整流控制子模块13的光模块161，具体的，整流控制子模块13包括三个光模块161，整流控制子模块13的每个光模块161通过光纤对应与整流模块11的每个功率单元1102连接，整流控制子模块13分别对每个整流模块11的功率单元1102进行控制，包括控制功率单元1102开始工作，结束工作以及输出功率的大小等。

整流单元110根据变频器的功率要求设置，当变频器需要加大功率时，仅需加入相应功率的整流单元110，并与已安装的整流单元110并联设置。整流控制子模块13的光模块161与新增加的整流单元110中的功率单元1102通过光纤连接，使整流控制子模块13能够对新增加的功率单元1102进行控制。本实施例中，当系统的功率需求改变时，通过简单的加入整流单元110或减少整流单元110便可以改变大功率四象限变频器的功率，无需对电抗器重新开发设计，使大功率四象限变频器使用更加灵活。

请参阅图5，为本发明实施例中控制子模块与功率单元1102的部分结构示意图。如图5所示，控制子模块主要是整流控制子模块13与逆变控制子模块14。

功率单元1102进一步包括控制电路50，其中，控制电路50包括功率光模块501、功率FPGA电路503以及功率DSP电路504，控制电路50用于通过光纤与光模块161进行通信并执行光模块161发来的命令，功率光模块501与光模块161通过光纤连接，用于通过光纤与光模块161进行通信。

控制模块16的整流控制子模块13与整流模块11连接，进一步的，整流控制子模块13包括多个光模块161、并机光模块132、整流FPGA电路133以及整流DSP电路134。光模块161与整流模块11的功率单元1101的功率光模块501通过光纤连接，用于与功率光模块501进行通信。并机光模块132用于通过光纤与其他整流控制子模块13连接，使系统可以在传输距离较长的场景下通过连接在一起的两个整流控制子模块13同时控制多个整流模块11，在具体的场景下，若系统有两个整流控制子模块13，其中一个整流控制子模块13的并机光模块132与另一个整流控制子模块13的并机光模块132或光模块161通过光纤连接，并通过并机光模块132控制与另一个整流控制子模块13连接的功率单元1102。

控制模块16的逆变控制子模块14与逆变模块12连接，进一步的，逆变控制子模块14包括多个光模块161、并机光模块132、逆变FPGA电路143以及逆变DSP电路144，光模块161与逆变模块12的功率单元1101的功率光模块501通过光纤连接，用于与功率光模块501进行通信。并机光模块132用于通过光纤与其他逆变控制子模块14连接，使系统可以在传输距离较长的场景下通过连接在一起的两个逆变控制子模块14同时控制多个逆变模块12，在具体的场景下，若系统有两个逆变控制子模块14，其中一个逆变控制子模块14的并机光模块132与另一个逆变控制子模块14的并机光模块132或光模块161通过光纤连接，并通过并机光模块132控制与另一个整流控制子模块13连接的功率单元1102。

本实施例中，由于功率单元1102有独立的光模块161对其进行控制，且与光模块161采用光纤连接，保证了系统的可靠性，当一个功率单元1102出现故障时，其他功率单元可以正常运行，并且，由于大功率四象限变频器的总功率大小只与功率单元1102的个数有关，很好的提升了器件和部件的复用率，方便维护，减少了维护成本。

请参阅图6，为本发明实施例中电力变换装置第二实施例的结构示意图，如图6所示，电力变换装置包括多个整流模块11、多个逆变模块12、多个整流控制子模块13、多个逆变控制子模块14以及电机15。

本实施例中，一个整流模块11对应连接一个逆变模块12，多个逆变模块12的交流输出端相连接以共同作用于同一电机15。多个整流控制子模块13以及多个逆变控制子模块14共同形成控制模块16，整流控制子模块13的数目与整流模块11的数目相同并均通过光纤相连，逆变控制子模块14的数目与逆变模块12的数目相同并均通过光纤相连。

举例来说，若电力变换装置包括两个整流模块11以及两个逆变模块12，每个整流模块11对应连接一个逆变模块12，两个逆变模块12的交流输出端相连接以共同作用与同一电机15，控制模块16包括两个整流控制子模块13以及两个逆变控制子模块14，每个整流控制子模块13分别对应一个整流模块11，每个逆变控制子模块14分别对应一个逆变模块12，整流控制子模块13以及逆变控制子模块14均包括并机光模块132以及多个光模块161，其中并机光模块132用于通过光纤与其它整流控制子模块13或逆变控制子模块14的并机光模块132或光模块161连接。

本实施例中，一个整流控制子模块13的并机光模块132与另一个整流控制子模块13的并机光模块132通过光纤连接，一个逆变控制子模块14的并机光模块132与另一个逆变控制子模块14的并机光模块132通过光纤连接，使系统可以在传输距离较长的场景下通过连接在一起的两个整流控制子模块13同时控制两个整流模块11，并通过并机扩大了大功率四象限变频器的容量。

本实施例通过多个整流模块以及逆变模块的并联，以及通过并机光模块132的光纤连接从而实现大功率需求且长距离传输，用光纤连接保证了控制模块16的实时性，同时使系统的连接更加简单，损耗大大的降低，并且增强系统抗电磁干扰的性能，使控制信号的传输速度更快，减少延时。

请参阅图7，为本发明实施例中电力变换装置第三实施例结构示意图。如图7所示，电力变换装置包括多个整流模块11、一个逆变模块12、多个整流控制子模块13、一个逆变控制子模块14以及电机15。

本实施例中，多个整流模块11的直流输出端通过直流母线相连接，并均连接到同一个逆变模块12。以本实施例中的电力变换装置包括两个整流模块11以及一个逆变模块12为例进行说明，两个整流模块11的直流输出端通过直流母线相连接，并均与逆变模块12的直流输入端连接。两个整流控制子模块13与一个逆变控制子模块14共同形成控制模块16，其中，两个整流控制子模块13分别对应两个整流模块11，整流控制子模块13包括多个光模块161以及并机光模块132，并机光模块132用于通过光纤与其它整流控制子模块13的并机光模块132或光模块161连接。本实施例中，一个整流控制子模块13的并机光模块132与其他整流控制子模块13的并机光模块132通过光纤连接，使系统可以在传输距离较长的场景下通过连接在一起的两个整流控制子模块13同时控制两个整流模块11，并通过并机扩大了大功率四象限变频器的容量。

本实施例为大功率需求以及长距离传输的替代方案，用光纤连接保证了控制模块16的实时性，同时使系统的连接更加简单，损耗大大的降低，并且增强系统抗电磁干扰的性能，使控制信号的传输速度更快，减少延时。

请参阅图8，为本发明实施例中电力变换装置第四实施例的结构示意图。如图8所示，电力变换装置包括多个整流模块11、多个逆变模块12、多个整流控制子模块13、多个逆变控制子模块14以及电机15。

本实施例中，一个整流模块11对应连接一个逆变模块12，多个逆变模块12的交流输出端相连接以共同作用于同一电机15。多个整流控制子模块13以及多个逆变控制子模块14共同形成控制模块16。整流控制子模块13的数目与整流模块11的数目相同并均通过光纤相连，逆变控制子模块14的数目与逆变模块12的数目相同并均通过光纤相连。

举例来说，若电力变换装置包括两个整流模块11以及两个逆变模块12，每个整流模块11对应连接一个逆变模块12，两个逆变模块12的交流输出端相连接以共同作用与同一电机15，控制模块16包括两个整流控制子模块13以及两个逆变控制子模块14，每个整流控制子模块13分别对应一个整流模块11，每个逆变控制子模块14分别对应一个逆变模块12，整流控制子模块13以及逆变控制子模块14均包括并机光模块132以及多个光模块161，其中并机光模块132用于通过光纤与其它整流控制子模块13或逆变控制子模块14的并机光模块132或光模块161连接。

本实施例中，一个整流控制子模块13的并机光模块132与另一个整流控制子模块13的光模块161通过光纤连接，一个逆变控制子模块14的并机光模块132与另一个逆变控制子模块14的并机光模块132通过光纤连接，使系统可以在传输距离较长的场景下通过连接在一起的两个整流控制子模块13同时控制两个整流模块11，并通过并机扩大了大功率四象限变频器的容量。

本实施例通过多个整流模块以及逆变模块的并联，以及通过并机光模块132的光纤连接从而实现大功率需求且长距离传输，用光纤连接保证了控制模块16的实时性，同时使系统的连接更加简单，损耗大大的降低，并且增强系统抗电磁干扰的性能，使控制信号的传输速度更快，减少延时。

以上对本发明实施例所提供的一种大功率四象限变频器及电力变换装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种大功率四象限变频器，其特征在于，包括：

整流模块，包括一个或两个以上并联连接的整流单元，用于将从电网输入的交流信号转换成直流信号，其中，所述整流单元包括相互连接的滤波单元以及功率单元，滤波单元与功率单元对应设置，所述滤波单元的输入端与电网相连以接收交流信号，所述滤波单元的输出端与所述功率单元的交流端相连，所述滤波单元用于对从电网输入的交流信号进行滤波，所述功率单元用于将经过所述滤波单元滤波后的交流信号转换成直流信号，其中，所述滤波单元有多个，用于代替大功率输入电抗器；

逆变模块，通过直流母线与所述整流模块相连，包括一个或两个以上并联连接的功率单元，用于将所述整流模块输出的直流信号转换成频率可调的交流信号；

控制模块，与所述整流模块和所述逆变模块连接，所述控制模块包括多个光模块，所述光模块通过光纤与所述整流模块中的功率单元连接以及和所述逆变模块中的功率单元连接，以控制所述整流模块以及所述逆变模块的工作，其中，所述整流模块和所述逆变模块中的每一个功率单元均对应连接一个光模块。

2.根据权利要求1所述的大功率四象限变频器，其特征在于，所述整流模块的功率单元与所述逆变模块的功率单元相同，且所述功率单元均包括直流端与交流端，所述滤波单元包括输入端与输出端，其中，所述滤波单元的输入端与所述电网相连以接收交流信号，所述滤波单元的输出端与对应的功率单元的交流端相连，所述对应的功率单元的直流端与所述直流母线相连。

3.根据权利要求1所述的大功率四象限变频器，其特征在于，所述逆变模块包括直流输入端与交流输出端，其中，所述逆变模块的直流输入端与所述直流母线连接，所述逆变模块的交流输出端用于输出经转换后的所述频率可调的交流信号以驱动电机。

4.根据权利要求1所述的大功率四象限变频器，其特征在于，所述滤波单元包括多个网侧电抗器以及多个整流侧电抗器，其中，所述多个网侧电抗器分别与所述电网相连以接收交流信号，所述多个整流侧电抗器的输入端分别与所述多个网侧电抗器的输出端连接，且所述多个整流侧电抗器的输出端与所述滤波单元相对应的功率单元连接。

5.根据权利要求4所述的大功率四象限变频器，其特征在于，所述滤波单元还包括多个电容以及多个阻尼电阻，其中，所述多个电容按角形接线方式或星形接线方式连接，所述多个阻尼电阻的一端分别连接所述多个网侧电抗器的输出端与所述多个整流侧电抗器的输入端之间的节点，所述多个阻尼电阻的另一端分别与按角形接线方式或星形接线方式连接的所述多个电容连接。

6.根据权利要求1所述的大功率四象限变频器，其特征在于，所述控制模块包括：

整流控制子模块，与所述整流模块连接，用于控制所述整流模块，包括多个光模块，所述整流控制子模块的光模块通过光纤对应连接整流模块的每个功率单元；

以及逆变控制子模块，与所述逆变模块连接，用于控制所述逆变模块，包括多个光模块，所述逆变控制子模块的光模块通过光纤对应连接逆变模块的每个功率单元。

7.一种电力变换装置，其特征在于，包括权利要求1至6所述的任意一种大功率四象限变频器以及电机。

8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，所述电力变换装置包括多个整流模块以及一个或者多个逆变模块，所述一个或者多个逆变模块的交流输出端相连接以共同作用于所述电机。

9.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，所述控制模块包括多个整流控制子模块以及一个或者多个逆变控制子模块，所述整流控制子模块的数目与所述整流模块的数目相同并均通过光纤相连，所述逆变控制子模块的数目与所述逆变模块的数目相同并均通过光纤相连。

10.根据权利要求9所述的电力变换装置，其特征在于，所述整流控制子模块还包括并机光模块，所述并机光模块用于通过光纤与其它整流控制子模块的并机光模块或光模块连接。