CN213342073U - 一种级联型高压变频器的复合功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种级联型高压变频器的复合功率单元，包括机壳、散热器、两个单元电路，单元电路包括三相全桥整流电路和全桥逆变电路，三相全桥整流电路的输出端接全桥逆变电路的输入端，两个三相全桥整流电路的输入端接分别外接两个三相交流电源；第一单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第一交流输出端，第二单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第二交流输出端；第一单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点和第二单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点与机壳和/或散热器等电位连接。本实用新型使用低电压等级功率器件，复合功率单元的运行可靠性高。

Description

一种级联型高压变频器的复合功率单元

[技术领域]

本实用新型涉及级联型高压变频器，尤其涉及一种级联型高压变频器的复合功率单元。

[背景技术]

高压变频器的应用趋势是往小功率段高压变频器和特殊应用场合高压变频器方向发展。随着高压电机设计和制造技术水平进步、可靠性提高和成本降低，部分高压电机调速控制技术和节能水平已经超越低压电机，新建工厂和已建工厂从节能减排和减小投资的角度出发，都在将200kW至600kW功率段的低压电机升级改造为同等功率的高压电机，这同时也带动了小功率段高压变频器市场的爆发。特殊应用场合比如矿井下，由于产能提高，将部分低压电机换成高压电机也势在必行，是高压变频器市场未来的发展方向。这些应用场合均对高压变频器提出了体积小、功率密度大、成本低的要求。

高压变频器采用级联功率单元设计，通过叠加数个低电压等级功率单元的输出实现高压输出，功率单元是其核心部分。普通变频器使用的功率单元电压等级低、体积较大、功率密度低，组成整机所使用的功率单元数目多，体积大，成本高，已不满足高压变频器的发展需求。

专利号为201921751866.0的实用新型公开了一种级联型高压变频调速器的功率单元，包括两个单元电路，单元电路包括三相全桥整流电路，直流母线、全桥逆变电路和控制板，三相全桥整流电路的输出端通过直流母线接全桥逆变电路的输入端，全桥逆变电路的输出端为单元电路的交流输出端；全桥逆变电路的4个驱动信号输入端分别接控制板的驱动信号输出端；两个单元电路的交流输出端串接后作为功率单元的交流输出端；第一单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接第一三相交流电源，第二单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接第二三相交流电源。该实用新型功率单元由两个单元电路的交流输出端串接后作为功率单元的交流输出端，可以成倍地提高功率单元的输出电压，所组成的级联型高压变频调速器结构紧凑、成本较低。

但是，该实用新型全桥逆变电路输出端通过接地电阻R1连接到散热器，单元正常运行时，两个单元电路各自对散热器的最大电压差为单元直压，但出现功率单元单相接地时，单元输出端对存散热器有悬浮电压，从而在接地电阻R1上形成接地环流，影响功率单元正常运行。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种运行可靠性高的级联型高压变频器的复合功率单元。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种级联型高压变频器的复合功率单元，包括机壳、散热器、两个单元电路、第一交流输出端和第二交流输出端，单元电路包括三相全桥整流电路和全桥逆变电路，三相全桥整流电路的输出端接全桥逆变电路的输入端，两个单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接分别外接两个三相交流电源；第一单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第一交流输出端，第二单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第二交流输出端；第一单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点和第二单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点与机壳和/或散热器等电位连接。

以上所述的复合功率单元，包括内部级联线，第一单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点与第二单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点通过内部级联线连接，内部级联线与机壳和/或散热器等电位连接。

以上所述的复合功率单元，所述的散热器为两个单元电路共用。

本实用新型使用低电压等级功率器件，复合功率单元的运行可靠性高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例1级联型高压变频器的复合功率单元的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2级联型高压变频器的复合功率单元的结构示意图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例1级联型高压变频器的复合功率单元的结构如图1所示，包括机壳、散热器、两个单元电路。散热器安装在机壳中，为两个单元电路共用。

每个单元电路包括三相全桥整流电路和全桥逆变电路，三相全桥整流电路的输出端通过直流母线接全桥逆变电路的输入端。

复合功率单元的输入为两路三相电源，分别接入到第一单元电路交流输入端(R1、S1、T1)和第二单元电路交流输入端(R2、S2、T2)。两个单元电路三相全桥整流电路BR1和BR2的交流输入端接分别接两个三相交流电源的输入端，

三相交流输入经过三相整流电路(BR1或BR2)整成直流后通过直流母线接本单元电路的全桥逆变电路，两个单元电路的直流母线电路上分别接有支撑电容(E11、E12、E13)和(E21、E22、E23)，对直流母线稳压。

第一单元电路全桥逆变电路第二半桥IGBT1R的中点和第二单元电路全桥逆变电路第二半桥IGBT2R的中点与机壳和/或散热器等电位连接。

第一单元电路全桥逆变电路第一半桥IGBT1L的中点接复合功率单元的第一交流输出端L1，第二单元电路全桥逆变电路第一半桥IGBT2L的中点接复合功率单元的第二交流输出端L2。复合功率单元输出为单相PWM波形。

本实用新型以上实施例复合功率单元正常工作时将IGBT1R和IGBT2R输出端直和散热器或壳体形成等电位体设为功率单元参考零电位，则功率单元所有元器件对参考零电位的电势差最大为母线电压U。当功率单元出现输出端L1单相接地时，将输出端L1看作零电位点，则功率单元壳体形成等电位体电势升为母线电压U，另外一个未接地的功率单元输出L2电势升为两倍母线电压2U。虽然功率单元的电势得到提升，但是单元内部的器件之间对散热器或壳体的电势差仍是母线电压U，没有变化，功率单元出现输出端L2单相接地亦然。因此主回路的IGBT和三相整流器可以使用低电压等级功率器件，电气绝缘只需要按低压考虑。

由于功率单元在正常工作或单相接地工作状态，单元内部器件的电势差均是恒定的，不会产生壳体、散热器和功率器件电势差变化，所以功率单元内部不会产生环流，复合功率单元的运行可靠性得到提高。

本实用新型实施例2级联型高压变频器的复合功率单元的结构如图2所示，实施例2与实施例1的区别是，包括内部级联线，第一单元电路全桥逆变电路第二半桥IGBT1R的中点和第二单元电路全桥逆变电路第二半桥IGBT2R的中点通过内部级联线连接，内部级联线与机壳和/或散热器等电位连接。

Claims (3)

1.一种级联型高压变频器的复合功率单元，包括机壳、散热器、两个单元电路、第一交流输出端和第二交流输出端，单元电路包括三相全桥整流电路和全桥逆变电路，三相全桥整流电路的输出端接全桥逆变电路的输入端，两个单元电路三相全桥整流电路的交流输入端接分别外接两个三相交流电源；第一单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第一交流输出端，第二单元电路全桥逆变电路第一半桥的中点接第二交流输出端；其特征在于，第一单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点和第二单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点与机壳和/或散热器等电位连接。

2.根据权利要求1所述的复合功率单元，其特征在于，包括内部级联线，第一单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点与第二单元电路全桥逆变电路第二半桥的中点通过内部级联线连接，内部级联线与机壳和/或散热器等电位连接。

3.根据权利要求1所述的复合功率单元，其特征在于，所述的散热器为两个单元电路共用。

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