高壓變頻器電路結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種高壓變頻器電路結構，由高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元所組成；所述的高壓逆變單元用二極管鉗位的多電平電路結構，由多個低壓器件串聯；所述的高壓電容濾波單元由四組電容串聯組成，串聯后連接在高壓整流單元的輸出正負母線之間；所述的高壓整流單元采用三相橋式二極管不控整流電路或者三相橋式可控整流電路。本實用新型專利技術采用低壓功率器件來實現高壓整流；采用低壓功率模塊和二極管鉗位多電平電路結構組成一個等效的高壓功率器件，實現了高壓逆變，從而不需要輸入變壓器。通過逆變器主電路設置動態、靜態均壓措施，等效構成一個高壓功率器件，從而提高了高壓變頻器的性能。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電力電子
，特別是變頻器。技術背景隨著工業快速發展，對電力電子功率器件的電壓等級越來越高，但高壓功率器件 目前受到技術等多方面的制約，只能考慮用低壓的功率器件來實現高壓的應用產品。傳統的高壓變頻器均采用變壓器降壓，再用低壓的功率器件進行變換，經過串聯 得到高壓輸出，這種方式有很多缺點，輸入降壓變壓器成本高，體積大，效率不高，更重要的 是變壓器是耗費大量銅材的器件，對于能源緊缺的今天是很不利于長遠發展的。
技術實現思路
為克服現有高壓變頻器電路結構的不足，本技術設計了一種采用功率器件串 聯與二極管鉗位多電平電路相結合的高壓變頻器電路結構。為實現上述目的，本技術的電路結構采用以下兩個技術方案技術方案一它由高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元所組成；其特征在于所述的高壓整流單元采用三相橋式二極管不控整流電路，每個橋臂用2-n個低壓 二極管串聯而成，低壓二極管用2000V以下的二極管。所述的高壓電容濾波單元由四組電容串聯而成。所述的高壓逆變單元由三個單橋臂高壓逆變電路共同構成，每個單橋臂高壓逆變 電路采用二極管鉗位式多電平電路結構；每個單橋臂高壓逆變電路由八個高壓可控功率器 件依次串聯連接在正負母線之間；所述的高壓可控功率器件是由多個2000V以下的低壓功 率器件串接而成，串聯時，上一個低壓功率器件的發射極接下一個低壓功率器件的集電極， 依此類推，并且在每個低壓功率器件的集電極與發射極之間并聯上一個電阻和一組串聯的 電阻電容器；八個高壓可控功率器件串聯結構是上一個高壓可控功率器件的發射極接下 一個高壓可控功率器件的集電極，并采用二極管鉗位多電平電路結構組成一個等效的高壓 功率器件；其中第四個和第五個高壓可控功率器件的接點作為輸出電源某一相的輸出點； 鉗位二極管共12個，其中第一至第六個二極管串聯后，其負端接于第一高壓可控功率器件 的發射極與第二高壓可控功率器件的集電極之間，其正端接于第七高壓可控功率器件的發 射極與第八高壓可控功率器件的集電極之間；第七至第十個鉗位二極管串聯后，其負端接 于第二高壓可控功率器件的發射極與第三高壓可控功率器件的集電極之間，正端接于第六 高壓可控功率器件的發射極與第七高壓可控功率器件的集電極之間；第十一和第十二個鉗 位二極管串聯后其負端接于第三高壓可控功率器件的發射極與第四高壓可控功率器件的 集電極之間，正端接于第五高壓可控功率器件的發射極與第六高壓可控功率器件的集電極 之間；三個單橋臂高壓逆變電路連接時，每一相的第一和第二個鉗位二極管的接點再依次 連接，每一相的第三和第四個鉗位二極管的接點再依次連接，每一相的第五和第六個鉗位二極管的接點再依次連接。高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元的連接關系是高壓電容濾波 單元連接在高壓整流單元的輸出正負母線之間；高壓電容濾波單元的第一組和第二組電容 的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓逆變電路的第一和第二個鉗位二極管的接點依 次連接；高壓電容濾波單元的第二和第三組電容的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓 逆變電路的第三和第四個鉗位二極管的接點依次連接，高壓電容濾波單元的第三和第四組 電容的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓逆變電路的第五和第六個鉗位二極管的接 點依次連接。技術方案二它由高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元所組成；所述的高壓電容濾波單元和高壓高壓逆變單元電路結構與技術方案一相同，所述的高壓整流單元采用三相橋式可控整流電路，三相橋式可控整流電路的每個 橋臂采用與技術方案一中的單橋臂高壓逆變電路相同的電路結構，三個單橋臂高壓逆變電 路共同構成三相橋式可控整流電路。連接時，三相橋式可控整流電路和三相高壓逆變電路 組成背靠背的雙PWM電路結構。所謂的背靠背指的是高壓整流單元每個橋臂的第四高壓可 控功率器件和第五高壓可控功率器件的接點作為輸入電源某一相的輸入點，而高壓逆變單 元每個橋臂的第四高壓可控功率器件和第五高壓可控功率器件的接點作為逆變某一相的 輸出點。高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元相互連接關系是高壓整流單元的每一相的第一和第二鉗位二極管的接點與高壓電容濾波單元的 第一和第二組電容的接點以及每個單橋臂高壓逆變電路的第一和第二個鉗位二極管的接 點依次連接；高壓整流單元的每一相的第三和第四鉗位二極管的接點與高壓電容濾波單元的 第二和第三組電容的接點以及每個單橋臂高壓逆變電路的第三和第四個鉗位二極管的接 點依次連接；高壓整流單元1的每一相的第五和第六鉗位二極管的接點與高壓電容濾波單元 的第三和第組組電容的接點以及每個單橋臂高壓逆變電路的第五和第六個鉗位二極管的 接點依次連接；本技術高壓變頻器電路結構的優點在于采用2000V以下的低壓功率器件來 實現高壓整流和高壓逆變，從而不需要輸入變壓器。逆變器主電路采用二極管鉗位的多電 平電路結構，由多個低壓器件串聯，可以設置動態、靜態均壓措施，等效構成一個高壓功率 器件，從而提高了高壓變頻器的性能。附圖說明圖1是高壓變頻器的主電路結構框圖；圖2是三相橋式二極管不控整流電路圖；圖3是高壓可控功率器件的電路圖，圖中的低壓功率器件采用IGBT功率器件；圖4是由圖3中的高壓可控功率器件組成的單橋臂高壓逆變電路圖；圖5是單橋臂高壓可控整流電路圖；圖6是圖2與圖4結合構成的高壓變頻器整機電路結構圖；圖7是圖5與圖4組成的高壓變頻器整機電路結構圖。圖中1-高壓整流單元，2-高壓電容濾波單元，3-高壓逆變單元，Cl C4為第一 至第四組電容，Dl D12為第一至第十二個鉗位二極管，Vl V8為第一至第八高壓可控功 率器件；Sl-Sn為第一至第η個IGBT功率器件。具體實施方式以下結合附圖對本技術實施方式做具體說明。如圖1所示，本技術的電路結構由高壓整流單元1，高壓電容濾波單元2，高壓 逆變單元3所組成；三相高壓交流電直接送入高壓整流單元1進行整流，通過高壓電容濾波 單元2濾波后送入高壓逆變單元3，高壓逆變單元3直接輸出三相高壓交流電。如圖2所示，三相高壓整流單元，采用三相橋式二極管不控整流電路，每個橋臂用 2-η個低壓二極管串聯而成，低壓二極管采用2000V以下的二極管，串聯后輸出高壓直流。如圖3所示的高壓可控功率器件Sl-Sn是由2_η個IGBT功率器件串聯而成的，例 如采用10個1500V的IGBT功率器件可組成15000V的高壓可控功率器件，串聯時，上一個 IGBT功率器件的發射極接下一個IGBT功率器件的集電極，依此類推，并且在每個IGBT功 率器件的集電極與發射極之間并聯上電阻和電阻電容器，組成一個等效的高壓可控功率器 件，所述的電阻電容器是由電阻和電容串聯而成。如圖4所示，單橋臂高壓逆變電路是由八個高壓可控功率器件Vl V8依次依次 串聯連接在正負母線之間，串聯時上一個高壓可控功率器件的發射極接下一個高壓可控功 率器件的集電極，并采用二極管鉗位多電平電路結構組成一個等效的高壓可控功率器件， 高壓可控功率器件V4與高壓可控功率器件V5的接點(即中點)作為三相輸出電源某一相 的輸出點；二極管的接法是，鉗位二極管Dl D6串聯后，其負端接于高壓可控功率器件Vl 的發射極與高壓可控功率器件V2的集電極之間，其正端接于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓變頻器電路結構，它由高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元所組成；其特征在于：所述的高壓整流單元采用三相橋式二極管不控整流電路，每個橋臂用２－ｎ個低壓二極管串聯而成，低壓二極管用２０００Ｖ以下的二極管；所述的高壓電容濾波單元由四組電容串聯而成；所述的高壓逆變單元由三個單橋臂高壓逆變電路共同構成，每個單橋臂高壓逆變電路采用二極管鉗位式多電平電路結構；每個單橋臂高壓逆變電路由八個高壓可控功率器件依次串聯連接在正負母線之間；所述的高壓可控功率器件是由多個２０００Ｖ以下的低壓功率器件串接而成，串聯時，上一個低壓功率器件的發射極接下一個低壓功率器件的集電極，依此類推，并且在每個低壓功率器件的集電極與發射極之間并聯上一個電阻和一組串聯的電阻電容器；八個高壓可控功率器件串聯結構是：上一個高壓可控功率器件的發射極接下一個高壓可控功率器件的集電極，并采用二極管鉗位多電平電路結構組成一個等效的高壓功率器件；其中第四個和第五個高壓可控功率器件的接點作為輸出電源某一相的輸出點；鉗位二極管共１２個，其中第一至第六個二極管串聯后，其負端接于第一高壓可控功率器件的發射極與第二高壓可控功率器件的集電極之間，其正端接于第七高壓可控功率器件的發射極與第八高壓可控功率器件的集電極之間；第七至第十個鉗位二極管串聯后，其負端接于第二高壓可控功率器件的發射極與第三高壓可控功率器件的集電極之間，正端接于第六高壓可控功率器件的發射極與第七高壓可控功率器件的集電極之間；第十一和第十二個鉗位二極管串聯后其負端接于第三高壓可控功率器件的發射極與第四高壓可控功率器件的集電極之間，正端接于第五高壓可控功率器件的發射極與第六高壓可控功率器件的集電極之間；三個單橋臂高壓逆變電路連接時，每一相的第一和第二個鉗位二極管的接點再依次連接，每一相的第三和第四個鉗位二極管的接點再依次連接，每一相的第五和第六個鉗位二極管的接點再依次連接；高壓整流單元、高壓電容濾波單元和高壓逆變單元的連接關系是：高壓電容濾波單元連接在高壓整流單元的輸出正負母線之間；高壓電容濾波單元的第一組和第二組電容的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓逆變電路的第一和第二個鉗位二極管的接點依次連接；高壓電容濾波單元的第二和第三組電容的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓逆變電路的第三和第四個鉗位二極管的接點依次連接，高壓電容濾波單元的第三和第四組電容的接點與高壓逆變單元的每個單橋臂高壓逆變電路的第五和第六...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：何洪臣，李瑞來，方漢學，
申請(專利權)人：山東新風光電子科技發展有限公司，
類型：實用新型
國別省市：37[中國|山東]