IGBT電源制造技術

本實用新型專利技術提供一種IGBT電源，包括：變壓單元，變壓單元的輸入端與交流電源連接，變壓單元的輸出端與功率單元連接；功率單元，功率單元包括6個帶反并聯二極管的IGBT，每個IGBT的柵極分別與控制器連接，第一IGBT、第二IGBT以及第三IGBT的源極分別與直流母線的正極連接，第四IGBT、第五IGBT以及第六IGBT的漏極分別與直流母線的負極連接，第一IGBT的漏極與第四IGBT的源極連接，第二IGBT的漏極與第五IGBT的源極連接，第三IGBT的漏極與第六IGBT的源極連接。根據本實用新型專利技術實施例的IGBT電源無論是工作在整流狀態下，還是逆變狀態下，都可使電網的諧波含量最小，功率因數最高。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及高功率因數整流電源，尤其涉及一種IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)電源。
技術介紹
現有的整流/逆變電源方式為整流時采用12脈整流電源，逆變時采用逆變電阻完成。12脈整流方式是采用二極管不控整流方式，逆變時多余電能通過直流母線側的電阻消耗掉。這種方式的優點是可靠性高。這種方式的缺點在于，整流和逆變分別采用不同的設備，整流時逆變電阻閑置，逆變時12脈整流電源閑置，設備利用效率低，設備成本高；另外，整流時諧波電流大、電流不平衡；逆變時采用逆變電阻消耗多余電能，增加能耗；并且為了將電阻產生的熱量耗散，還需要增加大量的空調散熱設備，進一步增加能耗，提高成本。
技術實現思路
本技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本技術的目的在于提出一種設備利用效率高、電路簡單、可靠性高、制造成本低、能耗低的IGBT整流逆變電源。根據本技術實施例的IGBT電源，包括:變壓單元，所述變壓單元的輸入端與交流電源連接，所述變壓單元的輸出端與功率單元連接；所述功率單元，所述功率單元包括6個帶反并聯二極管的IGBT，第一 IGBT、第二 IGBT以及第三IGBT的源極分別與直流母線的正極連接，第四IGBT、第五IGBT以及第六IGBT的漏極分別與所述直流母線的負極連接，所述第一 IGBT的漏極與所述第四IGBT的源極連接，所述第二 IGBT的漏極與所述第五IGBT的源極連接，所述第三IGBT的漏極與所述第六IGBT的源極連接。根據本技術實施例的IGBT電源，通過采用IGBT功率單元替代傳統的12脈整流電源，在為負載供電時IGBT功率單元進入整流狀態，IGBT功率單元進入逆變狀態通過變壓單元將電流回饋電網。通過多個IGBT電源并聯，實現能量的自動均流。并且，根據本技術實施例的IGBT電源，由于采用IGBT功率單元作為整流模塊和逆變模塊，故在整流和逆變條件下，均具有電流畸變率低、效率高、可靠性高的特點。其中，滿載時電流畸變率低于5%，整流和逆變效率高于92%。根據本技術實施例的IGBT電源無論是工作在整流狀態下，還是逆變狀態下，都可使電網的諧波含量最小，功率因數最高。此外，根據本技術實施例的IGBT電源進一步具有電路簡單，制造成本低、能耗低的優點。另外，根據本技術上述實施例的IGBT電源，還可以具有如下附加的技術特征:其中所述功率單元還包括:第一電容，所述第一電容的一端與所述第一 IGBT的源極連接，所述第一電容的另一端與所述第四IGBT的漏極連接；第二電容，所述第二電容的一端與所述第二 IGBT的源極連接，所述第二電容的另一端與所述第五IGBT的漏極連接；第三電容，所述第三電容的一端與所述第三IGBT的源極連接，所述第三電容的另一端與所述第六IGBT的漏極連接。也就是說，三個電容的一端分別與所述直流母線的正極連接，三個電容的另一端分別與所述直流母線的負極連接。三個電容在功率單元中作用主要為支撐直流電壓，保持直流電壓穩定，并濾除低次諧波電流。其中所述變壓單元包括變壓器和開關電路，所述變壓器的高壓側繞組與所述交流電源連接，所述變壓器的低壓側繞組通過所述開關電路與所述功率單元連接。變壓器用于將交流電源的高壓轉換為低壓并且用作電氣隔離的作用。開關電路用于將功率單元斷開或接通電源。其中所述開關電路包括:第一支路，所述第一支路包括相互串聯的第一開關、第一保險和第一電感，所述第一開關的一端與所述變壓器的低壓側連接，所述第一電感的一端與所述第一 IGBT的漏極連接；第二支路，所述第二支路包括相互串聯的第二開關和第二電感，所述第二開關的一端與所述變壓器的低壓側連接，所述第二電感的一端與所述第二 IGBT的漏極連接；第三支路，所述第三支路包括相互串聯的第三開關、第三保險和第三電感，所述第三開關的一端與所述變壓器的低壓側連接，所述第三電感的一端與所述第三IGBT的漏極連接。其中所述直流母線的正極和負極分別與負載的正極和負極連接。其中每個所述IGBT的柵極分別與外部控制器連接，用于接收所述外部控制器產生的脈沖信號以觸發所述IGBT。【附圖說明】本技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據本技術實施例的IGBT電源的原理框圖；圖2是根據本技術實施例的IGBT電源的電路原理圖。【具體實施方式】下面詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本技術，而不能理解為對本技術的限制。本技術實施例提供一種IGBT電源。在該IGBT電源的主回路拓撲結構中，利用IGBT既可以工作在整流狀態又可以工作在逆變狀態的性質，使用IGBT功率單元既擔當整流模塊又充當逆變模塊。在整流時，IGBT功率單元進入整流狀態對負載進行整流；逆變時，IGBT功率單元進入逆變狀態電流回饋給電網；多臺IGBT電源并聯以實現能量的自動均流。圖1為根據本技術實施例的IGBT電源的原理框圖。圖2為根據本技術實施例的IGBT電源的電路原理圖。如圖1所示，根據本技術實施例的IGBT電源I包括:變壓單元100和IGBT功率單元200。其中，變壓單元100的輸入端10與交流電源連接，變壓單元100的輸出端20與IGBT功率單元200連接。在本實施例中，變壓單元100可以包括變壓器101和開關電路102。變壓器101用于將交流電源的高壓轉換為低壓并且用作電氣隔離的作用。開關電路102用于將功率單元斷開或接通電源。例如，變壓器101可以為工頻雙繞組變壓器。變壓器101的高壓側繞組與交流電源連接，變壓器101的低壓側繞組通過開關電路102與IGBT功率單元200連接。如圖2所示，IGBT功率單元200包括6個帶反并聯二極管的IGBT。每個IGBT的柵極分別與外部控制器20連接，用于接收外部控制器20產生的脈沖信號以觸發IGBT。第一 IGBT G1、第二 IGBT G2以及第三IGBT G3的源極分別與直流母線的正極11連接，第四IGBT G4、第五IGBT G5以及第六IGBT G6的漏極分別與直流母線的負極12連接，第一 IGBTGl的漏極與第四IGBT G4的源極連接，第二 IGBT G2的漏極與第五IGBT G5的源極連接，第三IGBT G3的漏極與第六IGBT G6的源極連接。當IGBT電源I處于整流狀態時，IGBT功率單元200處于整流狀態，為負載300整流。當IGBT電源I處于逆變狀態時，變壓單元100的輸出端直流電壓升高，例如升為600V?650V，此時IGBT功率單元200進入逆變狀態，直流母線的能量通過變壓器101返回電網。在本技術實施例中，如圖2所示，功率單元200還包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3。第一電容Cl的一端與第一 IGBT Gl的源極連接，第一電容Cl的另一端與第四IGBT G4的漏極連接；第二電容C2，第二電容C2的一端與第二 IGBT G2的源極連接，第二電容C2的另一端與第五IGBT G5的漏極連接；第三電容C3，第三電容C3的一端與第三IGBT G本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種IGBT電源，其特征在于，包括：變壓單元，所述變壓單元的輸入端與交流電源連接，所述變壓單元的輸出端與功率單元連接；所述功率單元，所述功率單元包括6個帶反并聯二極管的IGBT，第一IGBT、第二IGBT以及第三IGBT的源極分別與直流母線的正極連接，第四IGBT、第五IGBT以及第六IGBT的漏極分別與所述直流母線的負極連接，所述第一IGBT的漏極與所述第四IGBT的源極連接，所述第二IGBT的漏極與所述第五IGBT的源極連接，所述第三IGBT的漏極與所述第六IGBT的源極連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：苑華喬，楊占峰，何鵬，薛雷，袁曉磊，李聰，
申請(專利權)人：保定四方三伊電氣有限公司，
類型：新型
國別省市：河北;13