CN203219198U - 矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构 - Google Patents

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沈宜敏
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Qingdao CCS Electric Corp
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Abstract

本实用新型涉及一种矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构，包括整流单元和逆变单元，整流单元和逆变单元之间连接有分压单元，其特征在于：该拓扑结构还包括各绕组阻抗一致的多绕组电机，分压单元由多个电容组串联组成，连接于整流单元输出的直流母线间，每个电容组两端并联有均压电阻，逆变单元为多组二电平逆变单元串联，组数与电容组组数相同，每组分压单元的输出分别连接每组逆变单元的输入，每组逆变单元的输出分别连接多绕组电机的各个绕组。该拓扑结构为多路输出，每路输出电压相对减小，对功率器件的耐压要求也降低，逆变单元采用二电平逆变，简化了电路结构，输出端连接特殊设计的多绕组电机，可实现矿用防爆高压变频一体机的设计。

Description

矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构
技术领域
本实用新型涉及一种高压变频器拓扑结构，具体的说，涉及一种矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构。
背景技术
随着电力电子技术的发展，大功率电力电子技术中的高压变频技术得到了迅速发展。我国是煤炭储能大国，煤炭行业向大型化和高自动化水平发展。变频器是广泛应用的矿用电气设备变频调速装置，随着采掘等设备装机容量的不断增大，矿用变频器也逐渐向高压大功率方向发展。但现有技术并不能满足高压变频器生产技术需求,以3.3kv矿用防爆高压变频器为例，经逆变后直流母线电压会达到5kv左右，若使用普通的两电平逆变，输出电压可达到10kv左右，以当前的科技水平，单管功率器件耐压仅为6.5kv，不能满足耐压要求。
目前中高压变频器还没有像低压变频器那样具有成熟、一致的拓扑结构，已知现有的变频拓扑结构中，最简单的拓扑方案，为六脉冲整流配合两电平逆变的，较高级的变频器有十二脉冲整流或者二十四脉冲整流的，以减弱对电网谐波的影响，逆变部分有三电平逆变、五电平逆变甚至多电平的，可以使逆变器输出电流更平滑。此类拓扑结构都是逆变侧单输出结构，而且越高级的拓扑结构所需的器件越多，存在变频器的体积大，功率器件成本高，控制方式复杂，维护费用高的缺陷。普通的两电平逆变输出电路结构简单，但输出谐波较高，对所托电机的耐压要求也较高，易造成电机烧毁。
变频器一体机的设计可简化系统结构，减小变频器和电机工作系统的体积，尤其在矿井下有限的工作空间，变频一体机的研究更是有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型针对现有高压变频器拓扑结构存在逆变后电压输出过大，对器件耐压性要求过高，拓扑结构复杂，结构庞大，功率器件成本过高，二电平逆变电路结构简单但输出谐波较大的问题，提供了一种矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构，改结构可实现矿用高压变频一体机的设计，降低高压变频器逆变单元输出电压，有利于变频器结构简单化和小型化，大幅降低成本。
本实用新型的技术方案是：包括整流单元和逆变单元，整流单元和逆变单元之间连接有分压单元，其特征在于：该拓扑结构还包括各绕组阻抗一致的多绕组电机，所述的分压单元由多个电容组串联组成，连接于整流单元输出的直流母线间，每个电容组两端并联有均压电阻，所述的逆变单元为多组二电平逆变单元串联，组数与电容组组数相同，每组分压单元的输出端分别连接每组逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出分别连接多绕组电机的各个绕组。电机各绕组阻抗一致，供电对象一致，可以保证各组逆变单元的电压一致，直流母线电压均分。
优选的是：所述的电容组由多个电容并联组成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型研究了一种矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构，该结构采用多路输出，每路输出电压相对减小，对功率器件的耐压要求也降低。该结构逆变单元采用二电平逆变，简化了电路结构，节省了功率器件，降低了生产成本，分压单元电容组根据需要可选用多个电容并联组成，结构灵活。该拓扑结构的输出端连接特殊设计的多绕组电机，电机每套绕组阻抗一致，避免变频器直流母线中点偏移，各路输出分别连接专用多绕组电机每组绕组，可实现矿用防爆高压变频一体机的设计。
附图说明
附图1为本实用新型的电路拓扑结构示意图。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图，以3.3kv矿用防爆高压变频器，双输出拓扑结构为例，对本实用新型做进一步详细的说明。
矿用防爆高压变频器双路输出电气拓扑结构，包括整流单元和逆变单元，整流单元采用六脉冲整流，整流单元和逆变单元之间连接有分压单元，该拓扑结构还包括双绕组电机，双绕组电机的两组阻抗一致，分压单元由两个电容组串联组成，每个电容组由三个电容并联组成，电容组两端并联有均压电阻，逆变单元为两组二电平逆变单元串联，每组分压单元的输出端分别连接每组逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出分别连接双绕组电机的各个绕组。
变频器工作时，输入电压3.3kv，经六脉冲整流单元整流，直流母线间电压可达到约4.6kv，经两组分压单元进行分压，均压电阻保证每组分压单元两端电压一致，均为约2.3kv，每组分压单元的输出端连接一组二电平逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出电压均为约1.65kv左右，逆变单元输出端连接专门设计的双绕组电机，电机两套绕组阻抗一致，避免变频器直流母线中点偏移，每组逆变单元输出连接电机的一套绕组，如此电机的承载电压较传统的两电平逆变输出电压大大减小。同时结构简化，可实现矿用防爆高压变频一体机的设计。
实施例2
以下结合附图，以1.14kv矿用防爆高压变频器，三输出拓扑结构为例，对本实用新型做进一步详细的说明。
矿用防爆高压变频器三路输出电气拓扑结构，包括整流单元和逆变单元，整流单元采用十二脉冲整流，整流单元和逆变单元之间连接有分压单元，该拓扑结构还包括三绕组电机，三绕组电机的三组阻抗一致，分压单元由三个电容组串联组成，每个电容组由两个电容并联组成，电容组两端并联有均压电阻，逆变单元为三组二电平逆变单元串联，每组分压单元的输出端分别连接每组逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出分别连接三绕组电机的各个绕组。
变频器工作时，输入电压1.14kv，经六脉冲整流单元整流，直流母线间电压可达到约1.65kv，经三组分压单元进行分压，均压电阻保证每组分压单元两端电压一致，均为约0.55kv，每组分压单元的输出端连接一组二电平逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出电压均为约0.39kv左右，逆变单元输出端连接专门设计的的三绕组电机，电机三套绕组阻抗一致，避免变频器直流母线中点偏移，每组逆变单元输出连接电机的一套绕组，如此电机的承载电压较传统的两电平逆变输出电压大大减小。同时结构简化，可实现矿用防爆高压变频一体机的设计。

Claims (2)

1.一种矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构，包括整流单元和逆变单元，整流单元和逆变单元之间连接有分压单元，其特征在于：该拓扑结构还包括各绕组阻抗一致的多绕组电机，所述的分压单元由多个电容组串联组成，连接于整流单元输出的直流母线间，每个电容组两端并联有均压电阻，所述的逆变单元为多组二电平逆变单元串联，组数与电容组组数相同，每组分压单元的输出端分别连接每组逆变单元的输入端，每组逆变单元的输出分别连接多绕组电机的各个绕组。
2.如权利要求1所述的矿用防爆高压变频器多路输出电气拓扑结构，其特征在于：所述的电容组由多个电容并联组成。
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