CN201207618Y - 基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，它包括控制电路、整流电路、直流中间电路和逆变电路，其特征在于：在所述的三相桥式整流电路中，在每个功率单元的进线电源侧的IGBT或每个二极管上分别并联一个大功率晶体管，构成三相PWM整流器；在所述的逆变电路中，在每个IGBT或二极管上分别并联一个大功率晶体管，构成单相H型桥式电路。采用上述技术方案的功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，以最简洁的主回路解决了功率单元串联型高压变频器发电运行时产生在直流母线上的电压泵升问题，满足了功率单元串联型高压变频器四象限运行的要求，具有很好的节能效果。

Description

基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，特别是涉及一种能量回馈的串联型高压变频器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，变频器作为电力电子技术发展的主要成果之一，在国民经济的各个领域如冶金、石化、矿山、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。

目前，市场上的功率单元串联型高压变频器属于单象限变频器，仅能用到风机类、泵类负载上，由于这种变频器采用二极管作整流器件，当电动机处于发电状态时，产生的电能会积聚到变频器的直流母线上产生泵升电压，该电压如不能妥善处理将会对变频器的安全运行产生非常不利的影响，严重时会损坏变频器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、且能满足功率单元串联型高压变频器四象限运行要求的基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，它包括控制电路、整流电路、直流中间电路和逆变电路，在所述的三相桥式整流电路中，在每个功率单元的进线电源侧的IGBT或每个二极管上分别并联一个大功率晶体管，构成三相PWM整流器；在所述的逆变电路中，在每个IGBT或二极管上分别并联一个大功率晶体管，构成单相H型桥式电路。

大功率晶体管为IGBT器件，由6只IGBT器件构成三相PWM整流和回馈电路。

大功率晶体管为HVIGBT器件。

采用上述技术方案的功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，以最简洁的主回路解决了功率单元串联型高压变频器发电运行时产生在直流母线上的电压泵升问题，满足了功率单元串联型高压变频器四象限运行的要求，具有很好的节能效果。

附图说明

图1为功率单元串联型高压变频器的主回路拓扑结构图；

图2为功率单元串联型高压变频器的功率单元原理图。

具体实施方式

图1是功率单元串联型高压变频器的主回路拓扑结构图。功率单元串联型高压变频器的主回路主要包括输入电源、移相变压器，功率单元、控制器等。高压交流电经移相变压器降压、移相后，分别给各个功率单元A1，A2，A3，A4，A5，A6，B1，B2，B3，B4，B5，B6，C1，C2，C3，C4，C5，C6提供三相电源，各个功率单元A1，A2，A3，A4，A5，A6，B1，B2，B3，B4，B5，B6，C1，C2，C3，C4，C5，C6的输出电压经过串联叠波后形成三相正弦波，向电动机供电。电动机的转速和电流信号送到控制器后，经控制器处理，然后输出控制信号控制功率单元中的PWM整流器的通断。

图2为功率单元串联型高压变频器的功率单元原理图，它包括控制电路、整流电路、直流中间电路和逆变电路，在三相桥式整流电路中，在每个功率单元的进线电源侧的每个二极管上分别并联一个大功率晶体管Dl1，Dl2，Dl3，Dl4，Dl5，Dl6，构成三相PWM整流器；在逆变电路中，在每个二极管上分别并联一个大功率晶体管Q1，Q2，Q3，Q4，构成单相H型桥式电路。

在三相桥式整流电路中，也可以在每个功率单元的进线电源侧的每个IGBT上分别并联一个大功率晶体管，构成三相PWM整流器；在逆变电路中，也可以在每个IGBT上分别并联一个大功率晶体管，构成单相H型桥式电路。

大功率晶体管为IGBT器件，由6只IGBT器件构成三相PWM整流和回馈电路。。同时大功率晶体管还可为其它适当的大功率晶体管，如：大功率晶体管为HVIGBT器件，即耐高压绝缘栅双极晶体管。

具体地说，移相变压器的二次侧分别通过滤波电抗器，接到各个功率单元A1，A2，A3，A4，A5，A6，B1，B2，B3，B4，B5，B6，C1，C2，C3，C4，C5，C6，输入侧是由6个IGBT器件Dl1，Dl2，Dl3，Dl4，Dl5，Dl6，按照三相桥式电路连接构成的三相PWM整流器，中间是由电容构成的直流充电部分，输出侧是由4个IGBT器件Q1，Q2，Q3，Q4，构成的单相H型桥式逆变电路。高压变频器中有一个控制器，电动机的转速和电流信号送到控制器后，经控制器处理，然后输出控制信号控制功率单元中的PWM整流器的通断。通过控制进线电源侧PWM整流器中IGBT器件的开通和关断，使整流电路既能工作在整流状态也能工作在逆变状态，确保实现能量的双向流动。

当电动机工作在电动状态时，通过控制三相PWM整流器的6个IGBT器件Dl1，Dl2，Dl3，Dl4，Dl5，Dl6，的开通和关断，使功率单元处于整流工作状态，输入的交流电经PWM整流器后变成直流电，然后加到直流充电部分的直流母线上，各个功率单元的输出电压串联叠波后形成三相正弦波，用来驱动高压电动机。此时电能由电网经高压变频器加到电动机，电动机运行在第一、第三象限，高压变频器工作在整流状态。

当电动机工作在制动状态的时候，电动机发电运行产生的能量通过单相H型桥式逆变电路回馈到直流母线。当直流母线电压超过设定值时，通过控制PWM整流器中6个IGBT Dl1，Dl2，Dl3，Dl4，Dl5，Dl6的开通和关断使功率单元工作在逆变状态，同时控制逆变输出电压的相位和幅值，确保在与电网电压同相位的条件下可以将能量回馈到电网中。电动机发电运行产生的能量经单相H型桥式逆变电路、直流母线以及工作在逆变状态的PWM整流器和滤波电抗器流向电网，此时电能由电动机经高压变频器流向电网，电动机运行在第二、第四象限，变频器工作在逆变状态。

Claims (3)

1、一种基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，它包括控制电路、整流电路、直流中间电路和逆变电路，其特征在于：在所述的三相桥式整流电路中，在每个功率单元的进线电源侧的IGBT或每个二极管上分别并联一个大功率晶体管(D11，D12，D13，D14，D15，D16)，构成三相PWM整流器；在所述的逆变电路中，在每个IGBT或二极管上分别并联一个大功率晶体管(Q1，Q2，Q3，Q4)，构成单相H型桥式电路。

2、根据权利要求1所述的基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，其特征在于：所述的大功率晶体管为IGBT器件，由6只IGBT器件构成三相PWM整流和回馈电路。

3、根据权利要求1所述的基于功率单元串联型高压变频器的能量回馈装置，其特征在于：所述的大功率晶体管为HVIGBT器件。

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