CN205265543U - 用于多相变频系统的直流电源供给装置 - Google Patents
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Abstract
用于多相变频系统的直流电源供给装置，本实用新型涉及高压大功率电机及其驱动控制。目前常用的变频驱动技术方案主要集中在对常规电机附加变频器，结构复杂、成本高。本实用新型包括移相变压器、整流电路、与移相变压器和整流电路相连的控制电路，移相变压器的初级绕组与交流电源相连，移相变压器的次级绕组与整流电路相连，其特征在于：次级绕组的数量与整流电路的数量相同，一次级绕组与一整流电路相连接，各整流电路间共地连接形成共地的直流电源。本技术方案的各整流电路间共地连接，共地连接对机构结构设计，热设计带来极大的方便性，产品可以方便实现系统水冷结构的设计，增加冷却方式的选择范围，结构简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压大功率电机及其驱动控制，尤其涉及用于多相变频系统的直流电源供给装置，属于电学部电机及其控制领域。
背景技术
大功率电机变频调速是电机能效提升的重要手段，随着电力电子器件的持续进步，大功率电机变频调速系统得到广泛应用。目前常用的变频驱动技术方案主要集中在对常规电机附加变频器，未对变频电机与变频调速系统作为一个系统构架进行考虑，存在着一些局限性，如高压三相电机加级联型高压变频器是最常用的驱动解决方案，其弱点是每相由若干个独立的H桥的电位各不相同，必须进行绝缘处理，也较难实现液体散热冷却；三电平变频调速方案虽然能解决功率器件的共地问题，但由于功率器件的耐受电压和电流的限制，无法实现高电压和大电流的输出；多电平可以突破一定的电压限制，但均压技术和硬件结构十分复杂；二电平三相变频更受电压和电流的限制。在电机端，由于供电电压等级的提高，对高压电机的绝缘系统及制造工艺要求也是大大提高，电机的绝缘寿命降低，制造工艺成本提高，电机散热条件变差，功率密度下降。
基于对这些因素的考虑，特提出本实用新型，拟解决上述难题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供用于多相变频系统的直流电源供给装置，以达到简化结构、降低成本的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
用于多相变频系统的直流电源供给装置，包括移相变压器、整流电路、与移相变压器和整流电路相连的控制电路，移相变压器的初级绕组与交流电源相连，移相变压器的次级绕组与整流电路相连，其特征在于：次级绕组的数量与整流电路的数量相同，一次级绕组与一整流电路相连接，各整流电路间共地连接形成共地的直流电源。系统与电网端相连的为移相压器的初级绕组端，根据多相变频的相位数，对移相绕组均匀分布移相角度，减轻对电网端谐波污染。通过移相变压，可以有效地把高压电网转化成若干独立的低电压三相交流电源，实现电源系统的高低压转换，使后端的整流电路、逆变电路、多相电机均可以按较低电压规范设计，这样相比高压电机而言，电机绕组的绝缘厚度可以明显减薄，散热效果显著改善，电机定子内的有效导体利用率有较大的提高。经过移相变压器变压后的各路交流电源，一一对应配置一个交流整流电路，由于移相的原因，各路交流电路电压的幅值有细微的差别，使整流滤波后的直流电压也有细微差异；故而，本技术方案采用移相变压器，整流后将以互相独立的直流电源存在，各整流电路间共地连接，共地连接对机构结构设计，热设计带来极大的方便性，产品可以方便实现系统水冷结构的设计，增加冷却方式的选择范围。本技术方案在实现高电压、大电流的同时，结构简单，降低绝缘要求，提高散热效就率，有利于增加功率密度。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。
所述的控制电路设通讯线路以对移相变压器、整流电路运行进行实时检测、驱动控制，实现有序控制、反馈及调整。
所述的控制电路设人机界面以对移相变压器、整流电路的运行进行实时观察和调整控制。本技术方案通过控制策略的调整，实现变极和变相运行，在不增加电机涡流损耗的前提下，提高系统的调速比。
所述的整流电路为三相全桥整流电路，其通过二极管、可控硅或IGBT进行整流。
移相变压器为干式变压器或油浸变压器。
移相变压器的初级绕组、次级绕组为星型接法、三角型接法、或星/三角复合接法。
整流电路的输出端与逆变电路的输入端相连。
所述的逆变电路为半桥型逆变电路或全桥型逆变电路。与级联型高压变频器相比较，半桥型逆变电路中的电力电子器件耗用减少一半，可以大大降低产品成本，与此同时，每一回路的半导体PN结由4个减少到2个，可以有效减少逆变电路的能源损耗，达到提升效率的目的。
整流电路与逆变电路共地连接。可进一步简化机构结构设，给热设计带来极大的方便性，方便实现水冷。
一整流电路与一逆变电路连接，或一整流电路与多个并联的逆变电路连接。在电机相位足够多时，可以实行一个次级移相绕组对多个单元提供电力，多个逆变电路并联后与一整流电路相连。
有益效果：1、系统通过移相变压器与中高压交流电源连接，有效地降低系统工作时产生的电力谐波对电网的污染。
2、移相变压器后端的整流电路是共同接地线路，对机构结构设计，热设计带来极大的方便性，产品可以方便实现系统水冷结构的设计。
3、与级联型高压变频器相比较，逆变电路中的电力电子器件耗用减少一半，可以大大降低产品成本，与此同时，每一回路的半导体PN结由4个减少到2个，可以有效减少逆变电路的能源损耗，达到提升效率的目的。
4、可通过控制策略的调整，实现变极和变相运行，在不增加电机涡流损耗的前提下，提高系统的调速比。
附图说明
图1是本实用新型一种拓扑结构图。
图2是本实用新型另一种拓扑结构图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一：如图1所示，本实用新型包括移相变压器、整流电路、与移相变压器和整流电路相连的控制电路，移相变压器的初级绕组与交流电源相连，移相变压器的次级绕组与整流电路相连，次级绕组的数量与整流电路的数量相同，一次级绕组与一整流电路相连接，各整流电路间共地连接形成共地的直流电源，整流电路的输出端与逆变电路相连系统与电网端相连的为移相压器的初级绕组端，其次级绕组为若干个移相绕组，根据多相变频的相位数，对移相绕组均匀分布移相角度，减轻对电网端谐波污染；同时通过移相变压，可以有效地把高压电网转化成若干独立的低电压三相交流电源，实现电源系统的高低压转换，使后端的整流电路、逆变电路、多相电机均可以按较低电压规范设计，这样相比高压电机而言，电机绕组的绝缘厚度可以明显减薄，散热效果显著改善，电机定子内的有效导体利用率有较大的提高；经过移相变压器变压后的各路交流电源，一一对应配置一个交流整流电路，由于移相的原因，各路交流电路电压的幅值有细微的差别，使整流滤波后的直流电压也有细微差异；故而，本技术方案采用移相变压器，各整流电路间共地连接，整流后的直流电源互相独立存在。
其中：整流电路的数量与逆变电路的数量相同，一整流电路与一逆变电路相连。移相变压器为干式变压器或油浸变压器；移相变压器的初级绕组、次级绕组为星型接法、三角型接法、或星/三角复合接法。逆变电路为二电平桥式逆变电路、三电平桥式逆变电路、或多电平桥式逆变电路。整流电路为三相全桥整流电路，其通过二极管、可控硅或IGBT进行整流。
为简化线路结构，方便系统水冷结构，逆变电路与整流电路共地。
为了降低成产成本、提高效率，逆变电路为半桥型逆变电路。每一回路的半导体PN结为2个，可以有效减少逆变电路的能源损耗，达到提升效率的目的。
为降低绕组电压，降低设备成本，提高工作效率，移相变压器次级绕组、整流电路的数量为大于或等于5的整数，移相变压器次级绕组、整流电路的数量相同。
为实现控制，控制电路设通讯线路以对移相变压器、整流电路、运行进行实时检测、驱动控制，实现有序控制、反馈及调整。通讯线路可有线或无线，通过通讯线路还可实现远程的控制。
为方便监测并调整系统参数，控制电路设人机界面以对移相变压器、整流电路运行进行实时观察和调整控制。用户通过对人机界面的操作，可调整控制策略，实现变极和变相运行，在不增加电机涡流损耗的前提下，提高系统的调速比。
实施例二：
与实施例一不同之处在在于：
为了简化移相变压器的结构，在电机相位足够多时，可以实行一个次级移相绕组对多个单元提供电力；如图2所示，当逆变电路数量为整流电路数量的整数倍时，即n/m=k（自然数），将每任意k个逆变电路的输入端并联，形成m个逆变电路并联组，每一个逆变电路并联组的输入再与每一个整流电路的输出连接。
以上图1、2所示的用于多相变频系统的直流电源供给装置是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.用于多相变频系统的直流电源供给装置，包括移相变压器、整流电路、与移相变压器和整流电路相连的控制电路，移相变压器的初级绕组与交流电源相连，移相变压器的次级绕组与整流电路相连，其特征在于：次级绕组的数量与整流电路的数量相同，一次级绕组与一整流电路相连接，各整流电路间共地连接形成共地的直流电源。
2.根据权利要求1要求所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：所述的控制电路设通讯线路以对移相变压器、整流电路运行进行实时检测、驱动控制，实现有序控制、反馈及调整。
3.根据权利要求2所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：所述的控制电路设人机界面以对移相变压器、整流电路的运行进行实时观察和调整控制。
4.根据权利要求1所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：所述的整流电路为三相全桥整流电路，其通过二极管、可控硅或IGBT进行整流。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：移相变压器为干式变压器或油浸变压器。
6.根据权利要求5所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：移相变压器的初级绕组、次级绕组为星型接法、三角型接法、或星/三角复合接法。
7.根据权利要求1所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：整流电路的输出端与逆变电路的输入端相连。
8.根据权利要求7所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：所述的逆变电路为半桥型逆变电路或全桥型逆变电路。
9.根据权利要求8所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：整流电路与逆变电路共地连接。
10.根据权利要求9所述的用于多相变频系统的直流电源供给装置，其特征在于：一整流电路与一逆变电路连接，或一整流电路与多个并联的逆变电路连接。
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| CN113872461A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-31 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 级联电路及其对应的控制方法和集成电路 |
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- 2015-09-24 CN CN201520745434.4U patent/CN205265543U/zh active Active
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| CN113872461B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-12-19 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 级联电路及其对应的控制方法和集成电路 |
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