CN214154356U - 一种三电平变频器斩波制动模组及三电平变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三电平变频器斩波制动模组及三电平变频器，包括壳体、两个IGBT模块、两个电容组件和叠层母线；所述两个IGBT模块和两个电容组件安装在壳体中；所述IGBT模块由IGBT开关器件和二极管构成；所述二极管与IGBT开关器件相串接后的两端连接在叠层母线上，所述电容组件的两端连接在叠层母线上，以此构成一个斩波单元；两个IGBT模块构成两个斩波单元，分别为第一斩波单元和第二斩波单元。本实用新型解决了多电平变频器通过对多个直流输入电源斩波放电实现制动的问题，且具有结构紧凑、无需IGBT过压抑制电路的优点。

Description

一种三电平变频器斩波制动模组及三电平变频器

技术领域

本实用新型涉及一种三电平变频器斩波制动模组，属于电气控制结构部件技术领域。

背景技术

三电平变频器应用两象限调速系统，由于整流能量不能回馈，因此当减速制动的时，变频器必须具备释放制动能量的功能，否则会导致变频器直流电压泵升，造成主回路因电压过高而损坏，因此必须配备斩波制动电路。

现有技术通过对三电平变频器的全母线进行放电，实现斩波制动，但是该方法受制于功率半导体器件的额定电压，当全母线电压较高时，现有功率半导体器件的额定电压无法满足应用需求。现有技术亦有对两个半母线分别放电以实现斩波制动，但是存在结构复杂，斩波制动电路中的功率半导体器件需要过压抑制措施等问题。

因此，设计结构紧凑，可靠性高的模块化斩波制动模组有助于提升斩波电路的可靠性和稳定性。

发明内容

本实用新型正是针对现有技术中存在的问题，提供一种多电平变频器斩波制动模组，解决了多电平变频器通过对多个直流输入电源斩波放电实现制动的问题，且具有结构紧凑、无需IGBT过压抑制电路的优点。

为了实现上述目的，本实用新型的结构技术方案如下：

一种三电平变频器斩波制动模组，包括壳体、两个IGBT模块、两个电容组件和叠层母线；所述两个IGBT模块和两个电容组件安装在壳体中；所述IGBT模块由IGBT开关器件和二极管构成；所述二极管与IGBT开关器件相串接后的两端连接在叠层母线上，所述电容组件的两端连接在叠层母线上，以此构成一个斩波单元；两个IGBT模块构成两个斩波单元，分别为第一斩波单元和第二斩波单元。

进一步，所述二极管的阴极与叠层母线相连，二极管的阳极与IGBT开关器件的C极相连，IGBT开关器件的E极与叠层母线相连。

进一步，所述二极管的阳极与叠层母线相连，二极管的阴极与IGBT开关器件的E极相连，IGBT开关器件的C极与叠层母线相连。

进一步，还包括两个驱动板和控制板；所述IGBT开关器件的G极与驱动板相连；所述控制板与驱动板相连，用于对IGBT开关器件实施驱动。

进一步，还包括散热组件；所述两个IGBT模块和两个驱动板安装在散热组件上；两个电容组件与散热组件并排安装在壳体中。

进一步，所述散热组件包括散热器和散热风机；所述散热器固定安装在壳体的底板上，所述散热风机安装在壳体的侧板上。

进一步，所述散热器包括散热基板和散热翅片；所述散热翅片安装在散热基板上，通过散热风机对散热器进行风冷散热。

进一步，所述电容组件由两个电容构成；两个电容并联连接在叠层母线上。

一种三电平变频器，包括第一电容单元、第二电容单元、逆变单元和上述的三电平变频器斩波制动模组；所述斩波单元中的二极管两端并接有电阻单元；第一斩波单元与第一电容单元并联连接，第二斩波单元与第二电容单元并联连接；第一电容单元并联在第一直流输入与第二直流输入之间，第二电容单元并联在第二直流输入与第三直流输入之间；第一直流输入与第二直流输入之间连接一个直流电源，第二直流输入与第三直流输入之间连接另一个直流电源；第一斩波单元的输出两端连接逆变单元的上母线输入，第二斩波单元的输出两端连接逆变单元的下母线输入。

进一步，所述电阻单元有多个电阻并联构成。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

1）本实用新型中的斩波电路结构布局合理紧凑，电容与IGBT距离短采用叠层母线取代了以往的电缆连接，减少了电容与IGBT间产生的杂散电感，使用电容替代IGBT开关器件两端的过压吸收电路，提高了系统的可靠性；

2）本实用新型可实现三电平变频器的两个斩波电路需求，整体结构设计的更加紧凑合理，体积占用空间小，缩短维修时间，在一定程度上降低了材料、维护成本。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。

在附图中：

图1为三电平变频器斩波制动模组结构图；

图2为三电平变频器斩波制动模组分解图；

图3为外接有电阻单元的斩波单元原理图；

图4为外接有电阻单元的斩波单元另一原理图；

图5为三电平变频器斩波制动模组在三电平变频器中的连接图。

附图标识：1-壳体，2-IGBT模块，3-散热风机，4-叠层母线，5-电容组件，6-控制板，7-驱动板，8-散热器。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2所示，一种三电平变频器斩波制动模组， 包括壳体1、两个IGBT模块2、两个电容组件5和叠层母线4；两个IGBT模块2和两个电容组件5安装在壳体1中； IGBT模块2由IGBT开关器件和二极管构成；二极管与IGBT开关器件相串接后的两端连接在叠层母线4上，电容组件5的两端连接在叠层母线4上，以此构成一个斩波单元；两个IGBT模块2构成两个斩波单元，分别为第一斩波单元和第二斩波单元。

以下给出两种关于斩波单元的具体连接方式实施例：

实施例一：IGBT开关器件T有三个端子，分别为集电极C、发射极E及门级G，二极管D有两个端子，分别为阳极和阴极。如图3所示，电容组件C的两端分别连接在叠层母线中的第一母线、第二母线，二极管D的阴极与第一母线相连，二极管D的阳极与IGBT开关器件T的C极相连，IGBT开关器件T的E极与第二母线相连。

需要说明的是，在三电平变频器中使用时，斩波单元中的二极管D两端并接有电阻单元R；电阻单元R有多个并联的电阻构成。

实施例二：IGBT开关器件T有三个端子，分别为集电极C、发射极E及门级G，二极管D有两个端子，分别为阳极和阴极。如图4所示，电容组件C的两端分别连接在叠层母线中的第一母线、第二母线，二极管D的阳极与第二母线相连，二极管D的阴极与IGBT开关器件T的E极相连，IGBT开关器件T的C极与第一母线相连。

需要说明的是，在三电平变频器中使用时，斩波单元中的二极管D两端并接有电阻单元R；电阻单元R有多个并联的电阻构成。

由上可得，在实际应用中，可以任选图3或者图4所示的斩波单元的连接方式。

继续参照图2所示，三电平变频器斩波制动模组还包括一个控制板6和两个驱动板7； IGBT开关器件的G极与驱动板7相连；控制板6与驱动板7相连，驱动板7接收控制板6的斩波PWM信号，并转换成IGBT门级开通关断电平，用于对IGBT开关器件实施驱动。

继续参照图2所示，两个IGBT模块2和两个驱动板7安装在散热组件上；两个电容组件5与散热组件并排安装在壳体1中。

具体的，散热组件包括散热器8和散热风机3；散热器8固定安装在壳体1的底板上，散热风机3安装在壳体1的侧板上。

优选的方案：散热器8包括散热基板和散热翅片；散热翅片安装在散热基板上，通过三个散热风机3对散热器8进行强迫风冷散热。

需要说明的是，控制板6由外部供电电源、光纤头、风机控制继电器组成。外部供电采用24V直流电，光纤头通过光纤连接至驱动板的光纤头。风机控制继电器控制散热风机电源的通断，进而控制分析的运行与否。

继续参照图2所示，叠层母线4通过由铜排和绝缘纸组成，铜排分别连接IGBT开关器件的C 极和E极以及电容的两端，将IGBT开关器件、电容以及进出线连接成图3、图4所示的电路拓扑。铜排之间通过绝缘纸进行电气隔离。叠层母线共有六个端子，其中第一斩波单元三个端子，分别连接第一直流输入，第二直流输入，外部电阻；第二斩波单元三个端子，分别连接第二直流输入，第三直流输入，外部电阻。铜排的应用降低了连接线的电感值，并且提高了模块的电磁兼容性能。

继续参照图2所示，电容组件5由两个电容构成；两个电容并联连接在叠层母线上。电容起到抑制过压的作用，采用这种方式可省去IGBT和二极管的过压吸收装置，提高了模组的可靠性。

如图5所示，一种三电平变频器，包括第一电容单元、第二电容单元、逆变单元和上述的三电平变频器斩波制动模组；斩波单元中的二极管两端并接有电阻单元；第一斩波单元与第一电容单元并联连接，第二斩波单元与第二电容单元并联连接；第一电容单元并联在第一直流输入与第二直流输入之间，第二电容单元并联在第二直流输入与第三直流输入之间；第一直流输入与第二直流输入之间连接一个直流电源，第二直流输入与第三直流输入之间连接另一个直流电源；第一斩波单元的输出两端连接逆变单元的上母线输入，第二斩波单元的输出两端连接逆变单元的下母线输入。

需要说明的是，电阻单元有多个电阻并联构成。

综上，本实用新型中的斩波电路结构布局合理紧凑，电容与IGBT距离短采用叠层母线取代了以往的电缆连接，减少了电容与IGBT间产生的杂散电感，使用电容替代IGBT开关器件两端的过压吸收电路，提高了系统的可靠性；本实用新型可实现三电平变频器的两个斩波电路需求，整体结构设计的更加紧凑合理，体积占用空间小，缩短维修时间，在一定程度上降低了材料、维护成本。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本实用新型的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本申请所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

包括壳体、两个IGBT模块、两个电容组件和叠层母线；

所述两个IGBT模块和两个电容组件安装在壳体中；

所述IGBT模块由IGBT开关器件和二极管构成；

所述二极管与IGBT开关器件相串接后的两端连接在叠层母线上，所述电容组件的两端连接在叠层母线上，以此构成一个斩波单元；

两个IGBT模块构成两个斩波单元，分别为第一斩波单元和第二斩波单元。

2.根据权利要求1所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

所述二极管的阴极与叠层母线相连，二极管的阳极与IGBT开关器件的C极相连，IGBT开关器件的E极与叠层母线相连。

3.根据权利要求1所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

所述二极管的阳极与叠层母线相连，二极管的阴极与IGBT开关器件的E极相连，IGBT开关器件的C极与叠层母线相连。

4.根据权利要求1所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

还包括两个驱动板和控制板；

所述IGBT开关器件的G极与驱动板相连；

所述控制板与驱动板相连，用于对IGBT开关器件实施驱动。

5.根据权利要求1所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

还包括散热组件；

所述两个IGBT模块和两个驱动板安装在散热组件上；

两个电容组件与散热组件并排安装在壳体中。

6.根据权利要求5所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

所述散热组件包括散热器和散热风机；

所述散热器固定安装在壳体的底板上，所述散热风机安装在壳体的侧板上。

7.根据权利要求6所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

所述散热器包括散热基板和散热翅片；

所述散热翅片安装在散热基板上，通过散热风机对散热器进行风冷散热。

8.根据权利要求1所述的一种三电平变频器斩波制动模组，其特征在于：

所述电容组件由两个电容构成；两个电容并联连接在叠层母线上。

9.一种三电平变频器，其特征在于：

包括第一电容单元、第二电容单元、逆变单元和权利要求1至8任一项所述的三电平变频器斩波制动模组；

所述斩波单元中的二极管两端并接有电阻单元；

第一斩波单元与第一电容单元并联连接，第二斩波单元与第二电容单元并联连接；

第一电容单元并联在第一直流输入与第二直流输入之间，第二电容单元并联在第二直流输入与第三直流输入之间；

第一直流输入与第二直流输入之间连接一个直流电源，第二直流输入与第三直流输入之间连接另一个直流电源；

第一斩波单元的输出两端连接逆变单元的上母线输入，第二斩波单元的输出两端连接逆变单元的下母线输入。

10.根据权利要求9所述的一种三电平变频器，其特征在于：

所述电阻单元由多个电阻并联构成。

Images