CN202364127U

CN202364127U - 基于ipm模块h桥级联的快控电源系统

Info

Publication number: CN202364127U
Application number: CN2011204609307U
Authority: CN
Inventors: 陈滋健
Original assignee: ECU ELECTRONICS INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: ECU ELECTRONICS INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2011-11-20
Filing date: 2011-11-20
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-20

Abstract

本实用新型涉及一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载上的分系统，所述的分系统由多个逆变柜和输出柜组成，逆变柜内设有H桥逆变模块，多个逆变柜串并联后与输出柜相连，输出柜并接在负载的IVC线圈上。本实用新型采用H桥逆变模块进行串并联以代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜和输出柜的组合构建分系统，最终由多个分系统构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜采用H桥逆变模块，使逆变柜的结构变得简单、安全性增强，维护方便。

Description

基于IPM模块H桥级联的快控电源系统

技术领域

本实用新型涉及电源系统领域，尤其是一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统。

背景技术

作为国家“九五”重大科学工程的EAST超导托卡马克装置对我国的核聚变实验研究工作具有重要的意义，而为了实现大拉长比位形的等离子体稳定运行，研制性能优良的等离子体垂直位移快速控制电源（简称快控电源）是很必要的。EAST快控电源的最大特点在于大的电流输出和较快速的动态响应，为此，电源采用了诸多先进技术，如多电平技术、相移PWM技术、逆变器并联技术、大功率电力电子装置设计制造技术等。

目前运行的快控电源是在传统中压多电平变频器基础上改制而成的，采用AC/DC/AC结构，包括多相二极管整流器与载波相移半桥三电平逆变器两部分，鉴于快控电源的强大功率，采用的是器件串并联的模式。随着EAST核聚变实验研究的发展，要求快控电源具有可扩展性，传统的器件串并联模式无法很好地满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可扩展性强、便于维护、结构简单的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载上的分系统，所述的分系统由多个逆变柜和输出柜组成，逆变柜内设有H桥逆变模块，多个逆变柜串并联后与输出柜相连，输出柜并接在负载的IVC线圈上。

由上述技术方案可知，本实用新型采用H桥逆变模块进行串并联以

代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜和输出柜的组合构建分系统，最终由多个分系统构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜采用H桥逆变模块，使逆变柜的结构变得简单、安全性增强，维护方便。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型中H桥逆变模块的电路原理图。

具体实施方式

一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载4上的分系统1，所述的分系统1由多个逆变柜2和输出柜3组成，逆变柜2内设有H桥逆变模块，多个逆变柜2串并联后与输出柜3相连，输出柜3并接在负载4的IVC线圈上，如图1所示。多个逆变柜2通过铜母排串并联，经由输出柜3连接至负载4的IVC线圈，较之传统的单变压器隔离和器件串并联方案，本实用新型使快控电源的扩展性得到加强、可维护性得到提高。

如图1所示，所述的逆变柜2由三相隔离变压器T和H桥逆变模块组成，三相隔离变压器T的一端接380V三相交流电，三相隔离变压器T的另一端与H桥逆变模块串联；所述的输出柜3由多个均流电抗器、多个电流传感器、电压传感器AT和撬棒单元5组成，均流电抗器的一端均接H桥逆变模块的输出端，均流电抗器的另一端并联后与撬棒单元5串联，撬棒单元5接H桥逆变模块的输出端，电流传感器与均流电抗器串联，电压传感器AT并接在撬棒单元5上。所述的电流传感器为霍尔电流传感器，所述的电压传感器AT为霍尔电压传感器。三相隔离变压器T起到将本电源系统与380V三相交流电隔离的目的，H桥逆变模块用于将三相工频交流电转换为单相可控频率的交流电，均流电抗器用于保证每个支路的电流一致，电流传感器用于测量支路电流，电压传感器AT用于测量撬棒单元5的电压，撬棒单元5用于在过压的情况下，起到短路保护的作用。

以下结合图1对本实用新型作进一步的说明。

所述的分系统1中逆变柜2的个数为9个，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3之间串联，第一、三H桥逆变模块BR1、BR3的输出端接输出柜3；第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6之间串联，第四、六H桥逆变模块BR4、BR6的输出端接输出柜3；第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9之间串联，第七、九H桥逆变模块BR7、BR9的输出端接输出柜3，第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端并联。

所述的输出柜3内均流电抗器、电流传感器的个数均为3个，第一均流电抗器L1的一端接第一H桥逆变模块BR1的输出端，第一均流电抗器L1与第一电流传感器CT1串联；第二均流电抗器L2的一端接第四H桥逆变模块BR4的输出端，第二均流电抗器L2与第二电流传感器CT2串联；第三均流电抗器L3的一端接第七H桥逆变模块BR7的输出端，第三均流电抗器L3与第三电流传感器CT3串联；第一、二、三电流传感器CT1、CT2、CT3的另一端并联，该并联端接电压传感器AT和撬棒单元5的并联端，电压传感器AT和撬棒单元5的并联端与第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端相连。

如图2所示，所述的H桥逆变模块包括整流桥6和第一、二IPM组件7、8，整流桥6的输入端与快速熔断器的一端相连，快速熔断器的另一端与三相隔离变压器T相连，整流桥6的输出端与第一IPM组件7的输入端相连，第一IPM组件7上跨接滤波电容C1、C2，第一IPM组件7与第二IPM组件8相连，第二IPM组件8上跨接滤波电容C3、C4。所述的快速熔断器由第一、二、三熔断器F1、F2、F3组成，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的一端接三相隔离变压器T，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的另一端接整流桥6的输入端。第一、二IPM组件7、8起到逆变、换流的作用，将直流电逆变为交流电。

多个逆变柜2通过铜母排串并联，和输出柜3组合构建分系统1，N个分系统1直接并联即可以由公共母排连接至负载4的IVC线圈。输出柜3是连接逆变柜2与负载4的桥梁，各逆变组件的交流侧在输出柜3中通过均流电抗器合并，均流电抗器采用带中心抽头方式，以便调整参数。输出柜3中为每个支路设置电流传感器，同时对汇流后的总电流进行隔离测量，电源系统的总输出电压也在输出柜3进行测量。

综上所述，本实用新型采用H桥逆变模块进行串并联以代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜2和输出柜3的组合构建分系统1，最终由多个分系统1构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜2采用H桥逆变模块，使逆变柜2的结构变得简单、安全性增强，维护方便。

Claims

1.一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：包括多个并接在负载（4）上的分系统（1），所述的分系统（1）由多个逆变柜（2）和输出柜（3）组成，逆变柜（2）内设有H桥逆变模块，多个逆变柜（2）串并联后与输出柜（3）相连，输出柜（3）并接在负载（4）的IVC线圈上。

2.根据权利要求1所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的逆变柜（2）由三相隔离变压器T和H桥逆变模块组成，三相隔离变压器T的一端接380V三相交流电，三相隔离变压器T的另一端与H桥逆变模块串联；所述的输出柜（3）由多个均流电抗器、多个电流传感器、电压传感器AT和撬棒单元（5）组成，均流电抗器的一端均接H桥逆变模块的输出端，均流电抗器的另一端并联后与撬棒单元（5）串联，撬棒单元（5）接H桥逆变模块的输出端，电流传感器与均流电抗器串联，电压传感器AT并接在撬棒单元（5）上。

3.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的分系统（1）中逆变柜（2）的个数为9个，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3之间串联，第一、三H桥逆变模块BR1、BR3的输出端接输出柜（3）；第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6之间串联，第四、六H桥逆变模块BR4、BR6的输出端接输出柜（3）；第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9之间串联，第七、九H桥逆变模块BR7、BR9的输出端接输出柜（3），第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端并联。

4.根据权利要求3所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的输出柜（3）内均流电抗器、电流传感器的个数均为3个，第一均流电抗器L1的一端接第一H桥逆变模块BR1的输出端，第一均流电抗器L1与第一电流传感器CT1串联；第二均流电抗器L2的一端接第四H桥逆变模块BR4的输出端，第二均流电抗器L2与第二电流传感器CT2串联；第三均流电抗器L3的一端接第七H桥逆变模块BR7的输出端，第三均流电抗器L3与第三电流传感器CT3串联；第一、二、三电流传感器CT1、CT2、CT3的另一端并联，该并联端接电压传感器AT和撬棒单元（5）的并联端，电压传感器AT和撬棒单元（5）的并联端与第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端相连。

5.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的电流传感器为霍尔电流传感器，所述的电压传感器AT为霍尔电压传感器。

6.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的H桥逆变模块包括整流桥（6）和第一、二IPM组件（7、8），整流桥（6）的输入端与快速熔断器的一端相连，快速熔断器的另一端与三相隔离变压器T相连，整流桥（6）的输出端与第一IPM组件（7）的输入端相连，第一IPM组件（7）上跨接滤波电容C1、C2，第一IPM组件（7）与第二IPM组件（8）相连，第二IPM组件（8）上跨接滤波电容C3、C4。

7.根据权利要求6所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于：所述的快速熔断器由第一、二、三熔断器F1、F2、F3组成，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的一端接三相隔离变压器T，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的另一端接整流桥（6）的输入端。