CN2782498Y - 大功率静止逆变器 - Google Patents

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Abstract

一种大功率静止逆变器，属于电力牵引辅助电源技术领域，其结构是：由输入滤波器(1)，升降压斩波子系统(2)，三电平逆变子系统(3)，输出滤波器(4)，隔离变压器(5)，高电压整流器(6)，低电压整流器(7)计算机控制子系统(8)组成。在三电平逆变子系统(3)中，由12个绝缘门极双极型晶体管IGBT元件和6个二极管及2组电容器联结而成。计算机控制子系统按照软件规定的程序控制12个IGBT元件导通和截止，将波动的直流电压逆变成3相稳定的交流电压及整流的直流电压。大功率静止逆变器具有功率大、功率因数高、节省电能、效率高、体积小、重量轻的优点和输出谐波小、噪音低、可使用电压和频率较低的功率开关元件、性价比高的独特优点。

Description

大功率静止逆变器
技术领域
本实用新型属于电力牵引大功率静止逆变器辅助电源技术领域。
背景技术
目前对于轨道车辆(地铁车与轻轨车)空调、照明、蓄电池浮充电和控制系统的辅助电源，一般采用两种解决方案：一种是电动发电机组辅助电源，这种辅助电源功率小、效率低、噪音大、对电压和频率调节差，电刷灰污染环境，需要经常维修保养，技术落后，趋于淘汰；另一种是晶闸管逆变器辅助电源，由于晶闸管需要大功率关断电路和吸收保护回路及其大功率元器件，电路复杂，晶闸管频率低，开关损耗大，效率低，体积重量大，不是发展方向。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种现代轨道车辆用的功率大，功率因数高、节省电能、效率高、输出谐波小、噪音低，可使用电压和频率较低的功率开关元件、性价比高、体积小、重量轻的大功率静止逆变器辅助电源。
本实用新型技术方案如下：图1与图2，由1、输入滤波器；2、升降压斩波子系统；3、三电平逆变子系统；4、输出滤波器；5、隔离变压器；6、高电压整流器；7、低电压整流器；8、计算机控制子系统组成。
图3，在三电平逆变子系统(3)中，电容器C1与C2串联，联结点为零电平，C1的正级与RD联结，联结点为正电平，RD与滤波电抗器FL的一个线圈串联，晶闸管V与RD并联，C2的负极与滤波电抗器FL的另一个线圈串联，联结点为负电平，绝缘门极双极型晶体管IGBT元件V1U与V2U串联，为A相的上限臂，IGBT元件V3U与V4U串联，为A相的下限臂，上限臂与下限臂联结，联结点为A相的输出端，上限臂V1U的IGBT元件集电极与正电平联结，下限臂V4U的IGBT元件的发射极与负电平联结，二极管V1与V2联结，联结点与零电平联结，V1的阴极联结到上限臂V1U与V2U的联结点，V2的阳极联结到下限臂V3U与V4U的联结点，B相与C相和A相同理联结。
图6，在12脉冲逆变子系统中，电容器C1与C2串联，联结点为中心点，C1的正极与RD联结，联结点为正电平，RD与滤波电抗器一个线圈串联，晶闸管V与电阻器RD并联，C2的负极与滤波电抗器另一个线圈串联，联结点为负电平，一个3相逆变桥的可关断晶闸管GTO元件V1U与V2U联结，联结点为A相输出端，二极管V1与V2分别与V1U与V2U反并联，保护电路FV与V1U与V2U并联，V1U的GTO元件阳极与正电平联结，V2U的GTO元件的阴极与中心点联结，B相与C相和A相同理联结；另一个3相逆变桥的GTO元件V3U与V4U联结，联结点为A相的输出端，V3U的GTO阳极与中心点联结，V4U的GTO元件的阴极与负电平联结，二极管V3与V4分别和V3U与V4U反并联，保护电路FV和V3U与V4U并联，B相与C相和A相同理联结。一个3相逆变桥的输出与隔离变压器TM1的原边联结，另一个3相逆变桥的输出与隔离变器TM2的原边联结，两个隔离变压器原边接法相同，都是三角形接法，付边接线不同，TM2付边为“之”字接法，然后与TM1串联输出。或用12个IGBT元件(是内部反并联二极管的集成元件)取代12个GTO元件和12个二极管。
图5，在升降压斩波子系统中，C1与C3联结，联结点为输出的负端，C3与C2联结，联结点为输出正端，C1正极与RD联结，联结点为正电平，RD与滤波电抗器FL的1个线圈串联，晶闸管V与RD并联，C2负极与FL的另一个线圈联结，联结点为负电平，V1的IGBT元件发射极与电感L一端联结，联结点与二极管V3的阴极联结，V3的阳极和C1与C3的联结点联结，V2的IGBT元件集电极与电感L另一端联结，联结点与二极管V4的阳极联结，V4的阴极和C3与C2联结点联结，保护电路分别和V1与V2并联，V1的IGBT元件集电极与正电平联结，V2的IGBT元件发射极与负电平联结，C3的输出正端与平波电抗器L1的一个线圈联结，C3的输出负端与平波电抗器L1的另一个线圈联结。
图4，在三电平逆变子系统电路联结中，只是用12个GTO元件和12个二极管取代12个IGBT元件。
本实用新型优点：具有功率大、功率因数高、节省电能、效率高、体积小，重量轻的优点和输出谐波小、噪音低，可用电压和频较低的功率开关元件，性价比高的独特优点。只要功率开关元件适宜，可制造各种功率静止逆变器，特别是制造高压大功率静止逆变器。
附图说明
图1是大功率静止逆变器方框图；
图2是大功率静止逆变器原理简图；
图3是大功率静止逆变器实施例1原理电路图；
图4是大功率静止逆变器实施例2原理电路图；
图5是大功率静止逆变器实施例3原理电路图；
图6是大功率静止逆变器实施例4原理电路图。
具体实施方式
实施例1：图3，在三电平逆变子系统中，由12个IGBT元件和6个二极管及2组电容器构成。各功率开关元件只承受直流侧电源压的一半，功率开关元件一个周期的平均开关频率为相电压开关频率的二分之一，因此，该系统可使用电压和频率较低的功率开关元件，具有功率大、功率因数高、节省电能、效率高、体积小、重量轻等优点和出输谐波小、噪音低、可使用电压和频率较低的功率开关元件。性价比高的独特优点，计算机控制子系统按照软件规定的程序控制12个IGBT元件导通和截止，将波动的直流电压1500v或750v，逆变成稳定的3相交变电压380v/220v，5OHZ及整流的直流电压110v、24v。
实施例2：图4，在三电平逆变子系统(3)中，只是用12个GTO元件和12个二极管取代12个IGBT元件。
实施例3：图5，用6个IGBT元件构成二电平逆变子系统，其特点是：功率开关元件的电压和频率比三电平逆变子系统(3)的高1倍，虽然功率开关元件少，但需要电压和频率较高的功率开关元件，输出谐波多、噪音大。二电平逆变子系统前加升降压斩波子系统，计算机控制子系统按照软件规定的程序控制斩波子系统的IGBT元件和逆变子系统的IGBT元件导通和截止，将波动的直流电源电压逆变成稳定的交流电压及整流的直流电压。
实施例4：图6，在12脉冲逆变子系统中，由2个3相逆变桥和2组电容器构成。用12个GTO元件和12个二极管，其特点是：具有功率因数高、节省电能、效率高、功率大的优点和输出谐波小、噪音低、可用电压和变频率较低的功率开关元件，性价比高独特优点。计算机控制子系统按照软件规定的程序控制12个GTO元件导通与关断，隔离电压器TM1与TM2容量相等，变比一样，原边接法相同，都是三角形接法，付边接线不同，TM2付边为“之”字接法，然后与TM1串联输出，2个3相逆变桥的波形相同，但有30度的相位移的脉冲控制，从而使2个隔离变压器上的波形也有30度的相位移。将波动的直流电压逆变成稳定的交流电压及整流的直流电压。

Claims (3)

1、一种大功率静止逆变器，由输入滤波器(1)，升降压斩波子系统(2)，三电平逆变子系统(3)，输出滤波器(4)，隔离变压器(5)高电压整流器(6)，低电压整流器(7)，计算机控制子系统(8)组成，其特征是：在三电平逆变子系统(3)中，由12个绝缘门极双极型晶体管IGBT元件和6个二极管及2组电容器组成，电容器C1与C2串联，联结点为零电平，C1的正极与电阻器RD联结，联结点为正电平，RD与滤波电抗器FL的一个线圈串联，晶闸管V与RD并联，C2的负极与滤波器电抗器FL的另一个线圈串联，联结点为负电平，IGBT元件V1U与V2U联结为A相上限臂，V3U与V4U联结为A相的下限臂，上限臂与下限臂联结，联结点为A相的输出端，IGBT元件V1U的集电极与正电平联结，IGBT元件V4U发射极与负电平联结，二极管V1与V2联结，联结点与零电平联结，V1的阴极与上限臂V1U与V2U联结点联结，V2阳极与下限臂V3U与V4U联结点联结，B相和C相与A相同理联结，A相、B相、C相三相输出与隔离变压联结，隔离变压器TM原边为三角形接法，付边为星形控法，IGBT元件和二极管配置热管散热器，计算机控制子系统(8)按照软件规定的程序控制12个IGBT元件导通与截止，将波动的直流电压1500V或750逆变成稳定的3相交流电压380V/220V，50HZ及整流的直流电压110V，24V。
2、根据权利要求1所述的大功率静止逆变器，其特征是：在三电平逆变子系统(3)中，只是用12个可关断晶闸管GTO元件和12个二极管取代12个IGBT元件。
3、根据权利要求1所述大功率静止逆变器，其特征是：在升降压斩波子系统(2)中，C1与C3联结，联结点为输出的负端，C3与C2联结，联结点为输出正端，C1正极与RD联结，联结点为正电平，RD与滤波电抗器FL的1个线圈串联，晶闸管V与RD并联，C2负极与FL的另一个线圈联结，联结点为负电平，V1的IGBT元件发射极与电感L一端联结，联结点与二极管V3的阴极联结，V3的阳极和C1与C3的联结点联结，V2的IGBT元件集电极与电感L另一端联结，联结点与二极管V4的阳极联结，V4的阴极和C3与C2联结点联结，保护电路分别和V1与V2并联，V1的IGBT元件集电极与正电平联结，V2的IGBT元件发射极与负电平联结，C3的输出正端与平波电抗器L1的一个线圈联结，C3的输出负端与平波电抗器L1的另一个线圈联结。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108020793A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 湖南大学 特种电源输出脉冲检测电路及特种电源失电检测方法

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