CN103248249A - 基于磁路的大功率逆变器并联系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业级逆变器,尤其涉及一种逆变器的并联系统。本发明的基于磁路的大功率逆变器并联系统,包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路,该电路包括并联的两组逆变器,每组逆变器包括IGBT开关管Q1Q2,IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接,每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管,在两组逆变器的输入端之间连接电感,电感串接变压器。自改造之后,经过验证和检验,从未发生过因为此原因而烧坏IGBT管的故障,证明此项改造成功,使产品信誉大增,营业额呈直线上升。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业级逆变器,尤其涉及一种逆变器的并联系统。
背景技术
大功率的工业级逆变器,要求IGBT的电流容量、电压等级很高,直流220V输出功率20KVA要求IGBT的参数在400A600V以上,直流360V输出功率30KVA的全桥逆变器即要求IGBT的参数在300A1200V以上。
大功率IGBT在运行中损坏的原因主要有:过电流、过电压、电流或电压变化率过大、温度过高等原因。保护方式:IGBT过电压可通过Snubber电路可靠解决,电流变化率和电压变化率可通过选择合适驱动电路参数解决,因器件温度变化较慢,温度保护也可通过简单的温度检测及信号处理电路解决。
唯一难以处理的是IGBT的过电流保护,IGBT过电流后,表现出最明显的特征是IGBT器件通过的电流会在几微秒内快速升高至损坏,同时CE间的电压值会异常升高,因此从故障出现到保护的时间只有几微秒,现有的电流传感器及信号处理电路很难做到如此高的速度,因此现在作为IGBT实时保护过流的主要手段,应用最广泛的是监测CE间的电压值并判断其是否异常而实施过流保护。为提高保护的速度,该保护电路一般设计在最靠近IGBT的驱动侧。监测电流只是作为保护IGBT过流的次要手段。
受IGBT制造工艺水平的影响,当今性价比合理的常用IGBT电流电压等级一般在400A1600V之内,所以40KVA以上功率的逆变器理论上必须采用IGBT并联(逆变器输出直接并联电路等同于IGBT直接并联,如图1所示)实现大功率的输出。其缺陷如下:
1.为实现并联IGBT器件间的均流,对每只IGBT的参数一致性要求很高,一致性稍差,IGBT的电流就会不均衡,带载时会发生单只IGBT过电流而烧坏器件;
2.多只IGBT并联后,多只IGBT的CE端均并联在一起,单只IGBT的CE电压状态将无法监测,也就无法对其实施有效的过流保护,IGBT过流后,只能依赖于电流传感器监测的电流信号,速度慢且不稳定。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷,提供一种基于磁路的大功率逆变器并联系统,其提高并联性能。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:其包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路,该电路包括并联的两组逆变器,每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2,IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接,每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管,在两组逆变器的输入端之间连接电感,电感串接变压器。
本发明将所有逆变器均不直接并联改为采用磁路并联,这样任何两只IGBT均无直接并联关系,每只IGBT的CE电压均可单独采样,每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流,提高并联性能,逆变器的可靠性将大为提高。
每一相上至少包括两个结构相同的IGBT桥臂保护电路,其串接的变压器皆通过共轭电感并联。
未改造之前每年因此并联方式损耗大功率IGBT管100只左右为例,造成多达7万元的经济损失,且影响产品的可靠性,使产品的信誉度降低,营业额下降。自改造之后,经过验证和检验,从未发生过因为此原因而烧坏IGBT管的故障,证明此项改造成功,使产品信誉大增,营业额呈直线上升。
附图说明
图1为现有技术逆变器的电路结构示意图;
图2为本发明的实施例1电路结构示意图;
图3为本发明的实施例2电路结构示意图;
图4为本发明的实施例3电路结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明的系统包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路,该电路包括并联的两组逆变器,每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2,IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接,每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管D1、D2,在两组逆变器的输入端之间连接电感,电感串接变压器。
如图2所示,为两组逆变器并联,直流输入经两组逆变器并联,并通过共轭电感并联,经变压器直流输出。这样任何两只IGBT均无直接并联关系,每只IGBT的CE电压均可单独采样,每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流,提高并联性能。
实施例2
如图3所示,为四组逆变器并联,直流输入经两组逆变器并联,并通过共轭电感并联,经变压器直流输出。这样任何两只IGBT均无直接并联关系,每只IGBT的CE电压均可单独采样,每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流,提高并联性能。
其它同实施例1。
实施例3
如图4所示,为六组逆变器并联,直流输入经两组逆变器并联,并通过共轭电感并联,经变压器直流输出。这样任何两只IGBT均无直接并联关系,每只IGBT的CE电压均可单独采样,每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流,提高并联性能。
其它同实施例1。
Claims (2)
1.一种基于磁路的大功率逆变器并联系统,其特征在于,包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路,该电路包括并联的两组逆变器,每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2,IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接,每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管,在两组逆变器的输入端之间连接电感,电感串接变压器。
2.根据权利要求1所述的基于磁路的大功率逆变器并联系统,其特征在于,每一相上至少包括两个结构相同的IGBT桥臂保护电路,其串接的变压器皆通过共轭电感并联。
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