CN209709698U - 一种逆变器系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种逆变器系统，以使得各逆变模块上流过的电流大小基本相等。所述逆变器系统包括：多个相并联的逆变模块；所有逆变模块的输入端子连接到同一直流输入母线上，所有逆变模块的输出端子连接到同一交流输出母线上；所述直流输入母线的输入接点S1和所述交流输出母线的输出接点S2在位置设计上满足，S1与S2之间任意两条支路的阻抗之差都不超过预设值。

Description

一种逆变器系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种逆变器系统。

背景技术

现有的逆变器系统通过将多个逆变模块直接并联，能够在不改变开关管应力的情况下提高逆变器系统的功率等级。但是，当各逆变模块上流过的电流不均匀时，难免出现个别逆变模块上流过的电流超过自身载流限制而造成本逆变模块过流损坏的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种逆变器系统，以使得各逆变模块上流过的电流大小基本相等。

一种逆变器系统，包括：多个相并联的逆变模块；

所有逆变模块的输入端子连接到同一直流输入母线上，所有逆变模块的输出端子连接到同一交流输出母线上；

所述直流输入母线的输入接点S1和所述交流输出母线的输出接点S2在位置设计上满足，S1与S2之间任意两条支路的阻抗之差都不超过预设值。

可选的，各逆变模块在空间上从上而下依次罗列，S2的位置在以逆变器系统的左上角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右下角为中心的预设范围内。

可选的，各逆变模块在空间上从上而下依次罗列，S2的位置在以逆变器系统的左下角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右上角为中心的预设范围内。

可选的，所述逆变模块为1字型三电平电路拓扑结构，包括第一子模块、第二子模块和第三子模块，其中：

第一子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的正极和直流输入母线Bus1的母线中点；

第二子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的母线中点和直流输入母线Bus1的负极；

第一子模块和第二子模块的输出端子分别连接第三子模块的正、负输入端子。

可选的，所述逆变器系统还包括第一环流母线和第二环流母线，其中：

所述第一环流母线接在每个第一子模块的输出端子上，所述第二环流母线接在每个第二子模块的输出端子上。

可选的，所述逆变器系统的壳体上设计有疏密齿结构的散热翅片；

所述逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从所述逆变器系统底部进入、顶部流出；靠近冷空气侧的散热翅片设为疏齿、靠近热空气侧的散热翅片设为密齿。

可选的，每个逆变模块内都配置有若干个热管，通过热管将冷空气带不走的热量传递给本逆变模块内没有发热或发热更小的区域。

可选的，所述逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从所述逆变器系统底部进入、顶部流出；

所述第一子模块和所述第二子模块上下设置；在逆变模块的横向方向上，所述第一子模块和所述第二子模块位于逆变模块的一侧，所述第三子模块位于逆变模块的另一侧；

逆变模块内设置有四个热管：第一热管一端设在第一子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第二热管一端设在第一子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第四热管一端设在第二子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第三热管一端设在第二子模块表面上，另一端设在第三子模块表面上。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型通过设计直流输入母线Bus1的输入接点S1与交流输出母线Bus2的输出接点S2之间的位置关系，使得S1与S2之间所有支路的阻抗都相等(或基本相等)，那么此时流过所有逆变模块的电流大小就都是相等(或基本相等)的，从而解决了现有技术存在的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种逆变器系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种S1、S2位置分布示意图；

图3为本实用新型实施例公开的又一种S1、S2位置分布示意图；

图4为本实用新型实施例公开的又一种逆变器系统结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的又一种逆变器系统结构示意图；

图6为本实用新型实施例公开的一种逆变器系统散热设计示意图；

图7为本实用新型实施例公开的又一种逆变器系统散热设计示意图；

图8为本实用新型实施例公开的又一种逆变器系统散热设计示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实用新型实施例公开了一种逆变器系统，包括多个相并联的逆变模块(假设共用n个相并联的逆变模块，为便于描述，将其分别标识为逆变模块1、逆变模块2、…、逆变模块n)；

所有逆变模块的输入端子连接到同一直流输入母线Bus1上，所有逆变模块的输出端子连接到同一交流输出母线Bus2上；

所述直流输入母线Bus1的输入接点S1和所述交流输出母线Bus2的输出接点S2在位置设计上满足，S1与S2之间任意两条支路的阻抗之差都不超过预设值(该预设值为零或非常接近零的值)。

由以上描述可知，本实施例通过将多个逆变模块直接并联，在不改变开关管应力的情况下提高了逆变器系统的功率等级；同时，本实施例通过设计直流输入母线Bus1的输入接点S1与交流输出母线Bus2的输出接点S2之间的位置关系，使得S1与S2之间所有支路的阻抗都相等(或基本相等)，那么此时流过所有逆变模块的电流大小就是相等(或基本相等)的，从而解决了现有技术存在的问题。

举个例子，如图2或图3所示：假设n＝3，逆变模块1、逆变模块2、逆变模块3在空间上从上而下依序罗列，将连接在逆变模块3的输入端与逆变模块2的输入端之间的这段直流输入母线Bus1的阻抗值定义为R1、将连接在逆变模块2的输入端与逆变模块1的输入端之间的这段直流输入母线Bus1的阻抗值定义为R2、将连接在逆变模块3的输出端与逆变模块2的输出端之间的这段交流输出母线Bus2的阻抗值定义为R3、将连接在逆变模块2的输出端与逆变模块1的输出端之间的这段交流输出母线Bus2的阻抗值定义为R4。

如果R1＝R2＝R3＝R4，并且逆变模块1、逆变模块2和逆变模块3的阻抗值也相等，则在S2、S1的位置设计上应满足S2与S1形成对角，具体的：可以是如图2中所示的，设计S2在逆变器系统的左上角、S1在逆变器系统的右下角；或者也可以是如图3中所示的，设计S2在逆变器系统的左下角、S1在逆变器系统的右上角。图2和图3中，S1与S2之间共有三条电流支路，分别是：S1→逆变模块3→R3→R4→S2，S1→R1→逆变模块2→R4→S2，S1→R1→R2→逆变模块1→S2，满足S1与S2之间所有支路的阻抗相等，所以逆变模块1、逆变模块2和逆变模块3上流过的电流就都是相等的。

当然，如果R1、R2、R3、R4之间有差异，和/或逆变模块1、逆变模块2和逆变模块3的阻抗值之间有差异，则图2、图3中S2、S1的相对位置需做适当调整，直至经试验验证得到满足S1与S2之间所有支路的阻抗相等(或基本相等)。具体的，针对图2做适当调整，是在以逆变器系统的左上角为中心的预设范围内确定S2的位置，在以逆变器系统的右下角为中心的预设范围内确定S1的位置。针对图3做适当调整，是在以逆变器系统的左下角为中心的预设范围内确定S2的位置，在以逆变器系统的右上角为中心的预设范围内确定S1的位置。

图1中S2、S1的相对位置便于基于图2设计的，S2的位置在以逆变器系统的左上角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右下角为中心的预设范围内。当然，如果是基于图3设计，则应当是S2的位置在以逆变器系统的左下角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右上角为中心的预设范围内，此时得到如图4所示的逆变器系统结构示意图。

可选的，本实施例中的逆变器系统可以是三电平拓扑结构的逆变器系统或五电平拓扑结构的逆变器系统等，并不局限。其中，相较于五电平拓扑结构的逆变器系统，三电平拓扑结构的逆变器系统具备开关频率高、输出谐波含量小、系统效率高等优点，在新能源发电等领域具有广泛应用。

在三电平拓扑结构的逆变器系统中，所述逆变模块可采用1字型三电平电路拓扑结构，以满足逆变器系统的大电流等级。仍参见图1或图4，所述1字型三电平电路拓扑结构包括：第一子模块、第二子模块和第三子模块，并且所述第一子模块、所述第二子模块和所述第三子模块搭接成1字型结构。

所谓1字型结构，是指第一子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的正极和直流输入母线Bus1的母线中点N，第二子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的母线中点N和直流输入母线Bus1的负极，第一子模块和第二子模块的输出端子分别连接第三子模块的正、负输入端子。

可选的，在上述公开的任一种逆变器系统中，当所述逆变模块采用1字型三电平电路拓扑结构时，所述逆变器系统还包括第一环流母线L1和第二环流母线L2；所述第一环流母线L1接在每个第一子模块的输出端子上，所述第二环流母线L2接在每个第二子模块的输出端子上，如图5所示。

在图5中，第一环流母线L1将所有第一子模块的输出电位拉平，第二环流母线L2将所有第二子模块的输出电位拉平，以均衡流过各个第三模块的电流，避免因个别第一子模块或个别第二子模块损坏而造成对应的第三子模块电流过载甚至损坏。

上述公开的任一种逆变器系统在保证电路设计和功能实现方面的同时，还需保证内部各逆变模块的散热性能。逆变模块的散热性能对整个逆变器系统的工作稳定性、产品可靠性、功率器件的使用寿命等都具有重要意义。因此，本实施例在上述公开的任一种逆变器系统的壳体上设计疏密齿结构的散热翅片，和/或在逆变器系统内部设计若干个热管(热管是利用热传导原理与相变介质的快速热传递性质，将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力)。

具体的，逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从逆变器系统底部进入、顶部流出，为保证各逆变模块在纵向上散热均温，靠近冷空气侧的散热翅片设为疏齿、靠近热空气侧的散热翅片设为密齿，如图6所示。图6中的附图标记D1表示密齿区域、附图标记D2表示疏齿区域，附图标记Z1、Z2、Z3分别表示同一逆变模块中的第一子模块、第二子模块和第三子模块，附图标记CA表示冷空气，附图标记HA表示热空气；附图标记Z1、Z2、Z3、CA、HA在下图7～图8中仍沿用；附图标记D1、D2在下图7～图8中仍沿用。其中，疏密齿区域大小根据实际情况确定。

在上述公开的任一种逆变器系统中，所述逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从所述逆变器系统底部进入、顶部流出；每个逆变模块内都配置有若干个热管，通过热管将冷空气带不走的热量传递给旁边没有安装功率模块或者功耗较小的模块区域(即没有发热或发热更小的区域)，使逆变模块在横向上温度基本均匀。其中，热管数量和具体位置布局根据实际需要确定。举个例子，如图7所示：

当逆变模块为三电平1字型拓扑结构时，其内部设置可以是：第一子模块和第二子模块上下布置(可以是第一子模块设置在第二子模块正上方，如图7所示；也可以是第二子模块设置在第一子模块正上方)；在逆变模块的横向方向上，第一子模块和第二子模块位于逆变模块的一侧，第三子模块位于逆变模块的另一侧(例如第一子模块和第二子模块位于逆变模块的右侧，第三子模块位于逆变模块的左侧)。各逆变模块内部布置方式相同。

仍参见图7，逆变模块内三个子模块发热量基本相同，由于第一子模块和第二子模块的上下布置与纵向散热方向一致，会产生热量堆积，因此本实施例为每个逆变模块设置四个热管(图7中的附图标记G1、G2、G3、G4分别表示热管1、热管2、热管3和热管4；附图标记G1、G2、G3、G4在下图8中仍沿用)：热管1一端设在第一子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域，热管2亦如此；热管4一端设在第二子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；热管3一端设在第二子模块表面上，另一端设在第三子模块表面上。热管1和热管2将第一子模块的一部风热量传递给左侧没有热源区域，热管4将第二子模块的一部风热量传递给左侧没有热源区域，热管3将第二子模块的一部风热量传递给第三子模块所在区域，利用热管1、热管2、热管3、热管4可实现横向方向上的均温，避免热堆积。

当然，本实施例推荐将图6和图7的散热方式结合起来应用，此时得到图8，逆变器系统的壳体上设计有疏密齿结构的散热翅片，实现了纵向上散热均温，同时逆变器系统内部设计有若干个热管，实现了横向上温度均匀，避免产生热量堆积。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种逆变器系统，其特征在于，包括：多个相并联的逆变模块；

所有逆变模块的输入端子连接到同一直流输入母线上，所有逆变模块的输出端子连接到同一交流输出母线上；

所述直流输入母线的输入接点S1和所述交流输出母线的输出接点S2在位置设计上满足，S1与S2之间任意两条支路的阻抗之差都不超过预设值。

2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，各逆变模块在空间上从上而下依次罗列，S2的位置在以逆变器系统的左上角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右下角为中心的预设范围内。

3.根据权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，各逆变模块在空间上从上而下依次罗列，S2的位置在以逆变器系统的左下角为中心的预设范围内，S1的位置在以逆变器系统的右上角为中心的预设范围内。

4.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变模块为1字型三电平电路拓扑结构，包括第一子模块、第二子模块和第三子模块，其中：

第一子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的正极和直流输入母线Bus1的母线中点；

第二子模块的正、负输入端子分别连接直流输入母线Bus1的母线中点和直流输入母线Bus1的负极；

第一子模块和第二子模块的输出端子分别连接第三子模块的正、负输入端子。

5.根据权利要求4所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器系统还包括第一环流母线和第二环流母线，其中：

所述第一环流母线接在每个第一子模块的输出端子上，所述第二环流母线接在每个第二子模块的输出端子上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器系统的壳体上设计有疏密齿结构的散热翅片；

所述逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从所述逆变器系统底部进入、顶部流出；靠近冷空气侧的散热翅片设为疏齿、靠近热空气侧的散热翅片设为密齿。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的逆变器系统，其特征在于，每个逆变模块内都配置有若干个热管，通过热管将冷空气带不走的热量传递给本逆变模块内没有发热或发热更小的区域。

8.根据权利要求4或5所述的逆变器系统，其特征在于：

所述逆变器系统中的逆变模块在空间上从上而下依次罗列，冷空气从所述逆变器系统底部进入、顶部流出；

所述第一子模块和所述第二子模块上下设置；在逆变模块的横向方向上，所述第一子模块和所述第二子模块位于逆变模块的一侧，所述第三子模块位于逆变模块的另一侧；

逆变模块内设置有四个热管：第一热管一端设在第一子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第二热管一端设在第一子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第四热管一端设在第二子模块表面上、另一端设在没有安装第三子模块的区域；第三热管一端设在第二子模块表面上，另一端设在第三子模块表面上。