CN203278664U

CN203278664U - 三电平防爆变频器

Info

Publication number: CN203278664U
Application number: CN 201320373362
Authority: CN
Inventors: 冷严冬
Original assignee: Suzhou Inovance Technology Co Ltd; Shenzhen Inovance Technology Co Ltd; Suzhou Monarch Control Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-06-26

Abstract

本实用新型提供了一种三电平防爆变频器，包括用于将高压交流电整流成脉动的直流电的高压整流单元、用于将脉动的直流电转化为平滑的直流电的直流滤波单元以及将直流电转变为预定频率和电压的交流电的三相三电平逆变单元，其中：所述高压整流单元通过两路电流输出连接直流滤波单元；所述直流滤波单元通过三路直流输出连接三相三电平逆变单元；所述三相三电平逆变单元具有三个交流输出端子。本实用新型通过对输入的高压交流电进行高压整流和直流滤波，无需输入变压器即可输出控制电机运行的交流电，减小了防爆变频器的体积，并降低了成本。

Description

三电平防爆变频器

技术领域

本实用新型涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种三电平防爆变频器。

背景技术

变频器是一种使电动机变速运行进而达到节能效果的设备，习惯上把额定电压在3kV到10kV之间的电动机称为高压电机，因此一般把控制运行电压为3kV至10kV的电动机的变频器称为高压变频器。与低压变频器相比，高压变频器适用于大功率风电、水泵的变频调速，可以收到显著的节能效果。

目前的高压防爆变频器可采用以下方式实现：

（1）12脉波整流方案，如图1所示。该方案中的高压变频器由三绕组变压器11、双路全桥整流器12和三相逆变器13等组成。三绕组变压器11将高压电源降为两个较低电压，并分别由两个全桥整流器12整流后送到三相逆变器13。然而，采用该方案的高压变频器需使用到输入降压变压器，其体积大，成本高。

（2）单元级联型方案，如图2所示。该方案中的高压变频器由移相变压器21和多个低压功率单元22组成，每相多个低压功率单元22串联起来形成高压输出，而前端则需多绕组的移相变压器。该方案的优点是输出电压谐波小，但由于其有多个低压功率单元22和移相变压器21，使得体积较大，且变压器副边接线较多，不适于防爆变频器应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述12脉冲波整流方案和单元级联方案的高压变频器体积大、成本高的问题，提供一种三电平防爆变频器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种三电平防爆变频器，包括用于将高压交流电整流成脉动的直流电的高压整流单元、用于将脉动的直流电转化为平滑的直流电的直流滤波单元以及将直流电转变为预定频率和电压的交流电的三相三电平逆变单元，其中：所述高压整流单元通过两路电流输出连接直流滤波单元；所述直流滤波单元通过三路直流输出连接三相三电平逆变单元；所述三相三电平逆变单元具有三个交流输出端子。

在本实用新型所述的三电平防爆变频器中，所述变频器还包括用于对输入的三相交流电进行滤波的输入交流滤波单元，该输入交流滤波单元的输出端连接到高压整流单元的输入端。

在本实用新型所述的三电平防爆变频器中，所述三相三电平逆变单元包括三个相同的电压转换电路且该三个电压转换电路分别连接在正直流母线、负直流母线以及中点电平直流母线之间，所述正直流母线、负直流母线以及中点电平直流母线各连接直流滤波单元的一路直流输出，其中：每一电压转换电路包括第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件、第四功率器件、第一二极管以及第二二极管；所述第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件、第四功率器件依次串联连接在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管和第二二极管串联连接在第三功率器件、第四功率器件的连接点以及第一功率器件、第二功率器件的连接点之间；所述第二功率器件与第三功率器件的连接点连接其中一个交流输出端子；所述第一二极管和第二二极管的连接点连接到中点电平直流母线。

在本实用新型所述的三电平防爆变频器中，所述中点电平直流母线与正直流母线、负直流母线之间分别连接有一个储能滤波电容。

在本实用新型所述的三电平防爆变频器中，所述高压整流单元包括由高压大功率二极管构成的六脉冲整流电路。

本实用新型的三电平防爆变频器具有以下有益效果：通过对输入的高压交流电进行高压整流和直流滤波，无需输入变压器即可输出控制电机运行的交流电，减小了防爆变频器的体积，并降低了成本。本实用新型还通过三电平拓扑结构降低了输出电流的谐波。

附图说明

图1是现有采用12脉冲波整流的高压变频器的示意图。

图2是现有单元级联型高压变频器的示意图。

图3本实用新型三电平防爆变频器实施例的示意图。

图4为图3中三相三电平逆变单元的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图3所示，是本发明三电平防爆变频器实施例的示意图。本实施例中的三电平防爆变频器包括高压整流单元32、直流滤波单元33以及三相三电平逆变单元34，其中高压整流单元32将输入的高压交流电（例如3300V）整流成脉动的直流电并通过两路电流输出将脉动的直流电输出到直流滤波单元33；直流滤波单元33将输入的脉动的直流电转化为平滑的直流电，并通过三路直流输出将平滑的直流电输出到三相三电平逆变单元34；三相三电平逆变单元34将输入的直流电逆变为设定频率和电压的交流电输出到电机，以控制电机运行。上述三相三电平逆变单元34具有三个交流输出端子，以连接三相电动机。

进一步地，可在上述高压整流单元32的前端设置一个输入交流滤波单元31，该输入交流滤波单元31可滤除变频器产生的电压电流谐波成分，避免谐波污染对电网造成影响，保证变频器满足电能质量标准的要求。该输入交流滤波单元31的输入端可直接来自电网的高压输入、输出端连接到高压整流单元32的输入端。

上述三电平防爆变频器在电机控制时，先通过输入交流滤波单元31将电网输入的高压交流电（例如3300V）滤波，然后由高压整流单元32整流成脉动的直流电，再经直流滤波单元33直流滤波后变成平滑的直流电源输入到三相三电平逆变器34，三相三电平逆变器34再把直流电源逆变成设定频率和电压的交流电源用以驱动电机。

特别地，上述高压整流器32包括由多只高压大功率二极管组成的六脉波整流电路，从而避免了使用高压变压器，使得三电平防爆变频器在保持较小的整体体积的情况下，实现高压交流电处理，同时降低了产品的成本。

上述三电平防爆变频器结构简单可靠，并只需3根输入线接入，接线简单，适合防爆场合使用。

如图4所示，上述三相三电平逆变单元34在具体实现时，可包括三个相同的电压转换电路，该三个电压转换电路分别连接在正直流母线P、负直流母线N以及中点电平直流母线O之间，其中正直流母线P、负直流母线N以及中点电平直流母线O各连接直流滤波单元33的一路直流输出。该三相三电平逆变单元34中的电压转换电路可采用较低耐压的功率器件，并得到较高的电压输出，具有结构简单、输出谐波小等特点。

具体地，每一电压转换电路（以U相为例）包括第一功率器件T1、第二功率器件T2、第三功率器件T3、第四功率器件T4、第一二极管D1以及第二二极管D2。上述第一功率器件T1、第二功率器件T2、第三功率器件T3、第四功率器件T4依次串联连接在正直流母线P和负直流母线N之间，第一二极管D1和第二二极管D2串联连接在第三功率器件T3、第四功率器件T4的连接点以及第一功率器件T1、第二功率器件T2的连接点之间。第二功率器件T2与第三功率器件T3的连接点连接交流输出端子U。第一二极管D1和第二二极管D2的连接点连接到中点电平直流母线O。

上述电压转换电路原理如下：在电流流出逆变器时，当第一功率器件T1、第二功率器件T2导通，第三功率器件T3、第四功率器件T4关断时，电流由正直流母线P经第一功率器件T1、第二功率器件T2输出到交流输出端子U，此时交流输出端子U的电位为正直流母线电压；当第二功率器件T2、第三功率器件T3导通，第一功率器件T1、第四功率器件T4关断时，电流由中点电位直流母线O经第一二极管D1、第二二极管T2输出到交流输出端子U，此时交流输出端子U的电位为中点电压。反之，在电流流入逆变器时，当第三功率器件T3、第四功率器件T4导通，第一功率器件T1、第二功率器件T2关断时，电流由交流输出端子U经第三功率器件T3、第四功率器件T4流入负直流母线N；当第二功率器件T2、第三功率器件T3导通，第一功率器件T1、第四功率器件T4关断时，电流由交流输出端子U经第三功率器件T3、第二二极管D2流入中点电位直流母线O。这样，在交流输出端子U上就形成P、O、N三个电位输出，使得输出波形的dv/dt减小，波形谐波小，更接近于正弦波。

在上述的电压转换电路中，中点电平直流母线O与正直流母线P、负直流母线N之间分别连接有一个储能滤波电容。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种三电平防爆变频器，其特征在于：包括用于将高压交流电整流成脉动的直流电的高压整流单元、用于将脉动的直流电转化为平滑的直流电的直流滤波单元以及将直流电转变为预定频率和电压的交流电的三相三电平逆变单元，其中：所述高压整流单元通过两路电流输出连接直流滤波单元；所述直流滤波单元通过三路直流输出连接三相三电平逆变单元；所述三相三电平逆变单元具有三个交流输出端子。

2.根据权利要求1所述的三电平防爆变频器，其特征在于：所述变频器还包括用于对输入的三相交流电进行滤波的输入交流滤波单元，该输入交流滤波单元的输出端连接到高压整流单元的输入端。

3.根据权利要求1或2所述的三电平防爆变频器，其特征在于：所述三相三电平逆变单元包括三个相同的电压转换电路且该三个电压转换电路分别连接在正直流母线、负直流母线以及中点电平直流母线之间，所述正直流母线、负直流母线以及中点电平直流母线各连接直流滤波单元的一路直流输出，其中：每一电压转换电路包括第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件、第四功率器件、第一二极管以及第二二极管；所述第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件、第四功率器件依次串联连接在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管和第二二极管串联连接在第三功率器件、第四功率器件的连接点以及第一功率器件、第二功率器件的连接点之间；所述第二功率器件与第三功率器件的连接点连接其中一个交流输出端子；所述第一二极管和第二二极管的连接点连接到中点电平直流母线。

4.根据权利要求3所述的三电平防爆变频器，其特征在于：所述中点电平直流母线与正直流母线、负直流母线之间分别连接有一个储能滤波电容。

5.根据权利要求1或2所述的三电平防爆变频器，其特征在于：所述高压整流单元包括由高压大功率二极管构成的六脉冲整流电路。