一种变频器制造技术

本实用新型专利技术涉及变频技术，更具体地，涉及一种变频器。其包括直流母线电容、桥臂开关管支路、中性点开关管支路、谐振电感、谐振电容和输出滤波电感；谐振电感串联在桥臂开关管支路中，谐振电容与中性点开关管支路并联，桥臂开关管支路与中性点开关管支路连接构成T型结构，直流母线电容两端与桥臂开关管支路两端连接，直流母线中性点与中性点开关管支路一端连接，中性点开关管支路另一端连接输出滤波电感一端，输出滤波电感另一端连接一负载电阻。本实用新型专利技术的全部开关管均实现了软开关工作模式。而且由于采用了软开关工作模式，使得开关管易于串联，更容易应用于高压大功率领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及变频技术，更具体地，涉及一种变频器。
技术介绍
中高压变频器通常采用耐压1700V以上的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为开关器件，其广泛应用于商业和工业领域，包括不间断电源、交流传动、光伏逆变以及风力发电等领域。传统变频器的开关管，即IGBT，通常工作于硬开关条件下，导致其开关损耗高，并且占据了总损耗中的绝大部分。显著的开关损耗不但限制了开关频率，导致逆变器总体积难以缩小，而且降低了工作效率，增加了散热难度。此外，硬开关工作模式会产生高的电压变化率(dv/dt)和高的电流变化率(di/dt)，这会带来强烈的电磁干扰(EMI)。当接入电网时，在某些场合为了满足EMI标准，必须通过EMI滤波器来滤除这些电磁干扰。高的电压电流变化率会在长电缆上产生行波反射，对电机的绝缘产生破坏。最后，硬开关工作模式会导致续流二极管产生强烈的反向恢复效应。最后，硬开关工作模式会导致续流二极管产生强烈的反向恢复效应，不但增加了系统干扰而且会 带来额外损耗。在高压逆变领域，为了提高阀组耐压，通常会采用高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或集成门极换流晶阀管(IGCT)的串联技术。但在硬开关工作模式下，开关管串联技术难度高，存在静态均压和动态均压的难题，并对阀组中各开关信号的一致性要求极为苛刻。若工作在软开关模式下，串联则会容易得多，仅需考虑静态均压即可。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种实现软开关工作模式的变频器。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种变频器，其特征在于，包括直流母线电容、桥臂开关管支路、中性点开关管支路、谐振电感、谐振电容和输出滤波电感；谐振电感串联在桥臂开关管支路中，谐振电容与中性点开关管支路并联，桥臂开关管支路与中性点开关管支路连接构成T型结构，直流母线电容两端与桥臂开关管支路两端连接，直流母线中性点与中性点开关管支路一端连接，中性点开关管支路另一端连接输出滤波电感一端，输出滤波电感另一端连接一负载电阻。上述方案中，所述直流母线电容包括第一电解电容和第二电解电容，第一电解电容的负极和第二电解电容的正极连接后与中性点开关管支路一端连接，第一电解电容的正极和第二电解电容的负极分别连 接桥臂开关管支路的两端。上述方案中，所述桥臂开关管支路包括两个桥臂开关管，谐振电感包括两个电感；一桥臂开关管的发射极与一电感的一端连接组成第一支路，第一支路中的桥臂开关管的集电极与第一电解电容的正极连接，第一支路中的电感另一端与中性点开关管支路连接；另一桥臂开关管的发射极与另一电感的一端连接组成第二支路，第二支路中的桥臂开关管的集电极与中性点开关管支路连接,第二支路中的电感另一端与第二电解电容的负极连接。上述方案中，第一支路和第二支路中的桥臂开关管还分别串联相同数量的桥臂开关管后再分别与对应的电感组合形成第一支路和第二支路。上述方案中，所述桥臂开关管支路包括六个桥臂开关管，谐振电感包括六个电感；三个桥臂开关管的发射极分别与三个电感的一端一对一连接组成第三支路,第三支路中的三个桥臂开关管的集电极均与第一电解电容的正极连接，第三支路中的三个电感的另一端与中性点开关管支路连接；另三个桥臂开关管的发射极与另三电感的一端一对一连接组成第四支路，第四支路中的三个桥臂开关管的集电极与中性点开关管支 路连接,第四支路中的三个电感另一端与第二电解电容的负极连接。上述方案中，所述中性点开关管支路包括三个，谐振电容包括三个，三个中性点开关管支路与三个谐振电容一对一并联，三个中性点开关管支路一端分别与第三支路中的三个电感另一端一对一连接以及分别与第四支路中的三个开关管的集电极一对一连接，三个中性点开关管支路另一端均连接至直流母线中性点。上述方案中，第三支路和第四支路中的各个桥臂开关管还分别串联相同数量的桥臂开关管后再分别与对应的电感连接组成第三支路和第四支路。上述方案中，所述桥臂开关管为带反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管或者金属氧化物半导体场效应管或者带反向并联二极管的集成门极换流晶闸管。上述方案中，所述中性点开关管支路由两个反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管反向串联构成或者由两个逆阻型绝缘栅双极型晶体管反向并联构成或者由金属氧化物半导体场效应管反相串联构成或者多个上述结构再串联构成。上述方案中，谐振电容为薄膜电容或者高压瓷片电容。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：本技术的桥臂开关管支路与中性点开关管支路工作在互补导通状态，桥臂开关管支路的导通标志着一个谐振周期的开始，由于 桥臂开关管支路与谐振电感串联，因此实现了零电流开通；当谐振过程发生到谐振电感电流反向时，桥臂电流将流经桥臂开关管，此刻桥臂开关管得到关断从而实现零电流关断。由于中性点开关管支路与谐振电容并联，因此实现了零电压关断。当谐振过程发生到谐振电容电压回零时，开通中性点开关管支路可实现零电压开通。综上所述，全部开关管均实现了软开关工作模式。而且由于采用了软开关工作模式，使得开关管易于串联，更容易应用于高压大功率领域。附图说明图1为本技术一种变频器单相形式的电路原理图。图2为本技术一种变频器单相形式电路工作时的电流电压波形图以及栅极信号的时序图，其中图2(a)为谐振电容50的电压波形图和中性点开关管支路30的栅极信号时序图，图2(b)为谐振电感40的电流波形图和桥臂开关管支路中T1的栅极信号时序图，图2(c)为负载电流波形图。图3为本技术一种变频器单相形式电路工作时的桥臂电流、输出相电压以及负载电流的波形图，其中图3(a)为谐振电感Lr1的电流波形图，图3(b)为谐振电感Lr2的电流波形图，图3(c)为谐振电容Cr的电压波形图，图3(d)为负载电流的波形图。图4为本技术一种变频器三相形式的电路原理图。图5为本技术一种变频器三相形式电路工作时的A相相关电流电压波形图,其中图5(a)为电压VAO的波形图，图5(b)为电压VAB的波形图，图5(c)为电压VAN的波形图，图5(d)为电流iAN的波形图。图6为本技术一种变频器三相形式电路工作时的三相输出电流电压波形图，其中图6(a)为负载电压的波形图，图6(b)为负载电流的波形图。图7是实施例4的电路原理图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。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技术的具体含义。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，为本技术一种变频器单相形式的电路原理图。参见图1，本技术单相形式的变频器包括直流母线电容10、桥臂开关管支路、中性点开关管支路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频器，其特征在于，包括直流母线电容、桥臂开关管支路、中性点开关管支路、谐振电感、谐振电容和输出滤波电感；谐振电感串联在桥臂开关管支路中，谐振电容与中性点开关管支路并联，桥臂开关管支路与中性点开关管支路连接构成T型结构，直流母线电容两端与桥臂开关管支路两端连接，直流母线中性点与中性点开关管支路一端连接，中性点开关管支路另一端连接输出滤波电感一端，输出滤波电感另一端连接一负载电阻。

【技术特征摘要】
1.一种变频器，其特征在于，包括直流母线电容、桥臂开关管支路、中性点开关管支路、谐振电感、谐振电容和输出滤波电感；谐振电感串联在桥臂开关管支路中，谐振电容与中性点开关管支路并联，桥臂开关管支路与中性点开关管支路连接构成T型结构，直流母线电容两端与桥臂开关管支路两端连接，直流母线中性点与中性点开关管支路一端连接，中性点开关管支路另一端连接输出滤波电感一端，输出滤波电感另一端连接一负载电阻。2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述直流母线电容包括第一电解电容(C1)和第二电解电容(C2)，第一电解电容(C1)的负极和第二电解电容(C2)的正极连接后与中性点开关管支路一端连接，第一电解电容(C1)的正极和第二电解电容(C2)的负极分别连接桥臂开关管支路的两端。3.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述桥臂开关管支路包括两个桥臂开关管，谐振电感包括两个电感；一桥臂开关管的发射极与一电感的一端连接组成第一支路，第一支路中的桥臂开关管的集电极与第一电解电容(C1)的正极连接，第一支路中的电感另一端与中性点开关管支路连接；另一桥臂开关管的发射极与另一电感的一端连接组成第二支路， 第二支路中的桥臂开关管的集电极与中性点开关管支路连接,第二支路中的电感另一端与第二电解电容(C2)的负极连接。4.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，第一支路和第二支路中的桥臂开关管还分别串联相同数量的桥臂开关管后再分别与对应的电感组合形成第一支路和第二支路。5.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述桥臂开关管支路包括六个桥臂开关管，谐振电感包括六...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天宇，
申请(专利权)人：武汉衡伟信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42