一种大功率高压变频器及其控制方法、装置、系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大功率高压变频器及其控制方法、装置、系统，包括：整流变压器和多个功率单元串联组，每个功率单元串联组包括多个串联的功率单元；整流变压器的输出端上设置有多个输出绕组；每个功率单元的输入端包括多组三相输入进线，每组三相输入进线与一个输出绕组相连接；每个输出绕组对应一个移相相位，与同一个功率单元串联组中的多个功率单元连接的多个输出绕组之间的移相相位均不同。通过分配多个输出绕组的移相相位，使得各功率单元中的整流二极管在不同时刻间隔导通，同时减少同一个功率单元串联组中的多个功率单元之间的重叠工作时间，缓解整流二极管均流效果较差的问题，减少大功率高压变频器的整体散热，降低电网侧的谐波。

A high power high voltage inverter and its control method, device and system

The invention provides a high power high voltage converter and its control method, device and system, including: rectifier transformer and a plurality of power units in series, each series power unit group comprises a plurality of series power unit; the output end of the rectifier transformer is provided with a plurality of output windings; each power unit comprises input many groups of three-phase input line, each three-phase input line and an output winding are connected; each output winding corresponds to a phase shift phase, phase shifting between multiple output windings and a plurality of power units in the group connected in series with the same power unit are different. By means of phase shift phase distribution of a plurality of output winding, the rectifier diode of each power unit in conduction at different time intervals, while reducing the same power unit series between a plurality of power units in the group overlap time, alleviate the rectifier diode flow effect is poor, reduce the overall heat dissipation of high power and high voltage inverter reduce the grid side harmonic.

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高压变频器及其控制方法、装置、系统
本专利技术涉及大功率高压变频器
，具体而言，涉及一种大功率高压变频器及其控制方法、装置、系统。
技术介绍
目前，变频器被广泛应用于变频技术与微电子技术中，属于通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要可分为电压源型和电流源型两类，其中，电压源型变频器按照每相能够输出的电平数量，可分为2电平、3电平、5电平以及更多电平等，其中，超过2电平的变频器统称为多电平变频器。电压源型多电平变频器分为共直流母线结构和变压器隔离结构两类，前者的每个输出相共用直流母线，结构较为简洁，但需要较为先进的电路拓扑才能够产生较多电平的输出；后者由变压器的相互隔离的绕组提供相互隔离的电源，再通过不同绕组对应的逆变电路间的电压叠加实现多电平输出，这种变频器也称为单元串联型高压变频器，由于使用的电力电子器件的耐压水平要求较低，因此整机成本较低，目前市场上绝大多数高压变频器采用变压器隔离结构。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，大功率高压变频器逐渐推广并应用。其中，由于大功率高压变频器的功率单元的输入电流非常大，该电流同时也是大功率高压变频器中隔离变压器的输出电流，从而增加了功率单元输入整流二极管的容量需求，而且已经超过高压变频器一般采用的散热极绝缘的模块式二极管的容量上限，必须将二极管并联使用才能满足一定需求。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现相关技术中至少存在以下问题：大功率高压变频器中的整流二极管的导通压降一般为负温度系数，电流优先流向导通压降比较小的二极管，这样二极管的温升更加高、散热多，温度越高导通压降越低，流经电流越大，从而导致多个二极管并联使用时均流效果较差，使得功率高压变频器中的整流二极管的散热越来越多。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种大功率高压变频器及其控制方法、装置、系统，以解决二极管的温升更加高、散热多，温度越高导通压降越低，流经电流越大，从而导致多个二极管并联使用时均流效果较差，使得功率高压变频器中的整流二极管的散热越来越多的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种大功率高压变频器，包括：整流变压器和多个功率单元串联组，每个所述功率单元串联组包括多个串联的功率单元，每个所述功率单元串联组中首端的功率单元与用电设备相连接，尾端的功率单元与其他所述功率单元串联组中尾端的功率单元相连接且形成中性点；所述整流变压器的输入端通过进线断路器与高压电源相连接，所述整流变压器的输出端上设置有多个输出绕组；每个所述功率单元的输入端包括多组三相输入进线，每组三相输入进线与一个所述输出绕组相连接；每个所述输出绕组对应一个移相相位，与同一个所述功率单元串联组中的多个功率单元连接的多个输出绕组之间的移相相位均不同，不同的所述功率单元串联组中对应位置处的功率单元连接的输出绕组的移相相位相同。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，每个所述功率单元串联组中功率单元的数量相同且均为n个，每个所述功率单元中的三相输入进线的组数相同且均为m组；所述输出绕组的个数为3n*m。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，每个所述功率单元中各组三相输入进线分别连接的输出绕组的移相相位，以该功率单元的首个连接的输出绕组的移相相位为基准，依次增加每一个所述功率单元串联组中各功率单元相同位置的三相输入进线连接的输出绕组的移相相位，以该功率单元串联组的首端功率单元的该位置输入进线连接的输出绕组的移相相位为基准，依次增加其中，m表示每个功率单元中三相输入进线的组数，n表示每个功率单元串联组中功率单元的个数。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，各所述输出绕组的绕线方式均采用延边三角形接线方式。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，两两相邻所述输出绕组之间设置有绝缘材料。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括：预充电变频装置，所述整流变压器上还设置有辅助绕组；所述预充电变频装置的输入端与控制电源相连接，所述预充电变频装置的输出端与所述辅助绕组相连接；所述预充电变频装置，用于在所述进线断路器闭合之前，为多级功率单元预充电，以及在预充电完成后，调整所述整流变压器的高压侧输出电压，以使所述高压电源的输出与所述整流变压器的高压侧之间的电压满足预设条件。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述预充电变频装置包括：电压传感器、预充电变频单元；所述电压传感器的输入端与所述高压电源相连接，所述预充电变频单元的输入端与控制电源相连接，所述预充电变频单元的输出端与设置于所述整流变压器上的所述辅助绕组相连接；所述电压传感器，用于采集所述高压电源处的第一电压；所述预充电变频单元，用于在所述进线断路器闭合之前，且在自身输出电压上升至预设电压值过程中，为多级所述功率单元预充电，以及在预充电完成后，调整所述整流变压器的高压侧输出电压，其中，所述预充电变频单元的输出经过所述整流变压器变压后在整流变压器的高压侧产生第三电压，在预充电完成后，使得所述第三电压对应的电压的频率与所述第一电压对应的电压的频率相等，所述第三电压对应的电压的幅值与所述第一电压对应的电压的幅值满足第一预设条件，所述第三电压对应的电压的相位与所述第一电压对应的电压的相位满足第二预设条件。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种大功率高压变频器的控制方法，该大功率高压变频器包括：如结合第一方面至第一方面的第六种可能的实施方式中任一项所述的变频器，所述控制方法包括：获取预充电变频装置中的电压传感器采集到的所述高压电源处的第一电压；控制预充电变频装置中的预充电变频单元的输出电压上升至预设电压值，并控制所述预充电变频单元为多级所述功率单元预充电，以及在预充电完成后，控制所述预充电变频单元调整所述整流变压器的高压侧输出电压；所述预充电变频单元的输出经过所述整流变压器变压后在整流变压器的高压侧产生第三电压，在预充电完成后，使得所述第三电压对应的电压的频率与所述第一电压对应的电压的频率相等，所述第三电压对应的电压的幅值与所述第一电压对应的电压的幅值满足第一预设条件，所述第三电压对应的电压的相位与所述第一电压对应的电压的相位满足第二预设条件。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种大功率高压变频器的控制装置，该大功率高压变频器包括：如结合第一方面至第一方面的第六种可能的实施方式中任一项所述的变频器，所述控制装置包括：高压电源电压获取模块，用于获取预充电变频装置中的电压传感器采集到的所述高压电源处的第一电压；预充电单元电压调节模块，用于控制预充电变频装置中的预充电变频单元的输出电压上升至预设电压值，并控制所述预充电变频单元为多级所述功率单元预充电，以及在预充电完成后，控制所述预充电变频单元调整所述整流变压器的高压侧输出电压；所述预充电变频单元的输出经过所述整流变压器变压后在整流变压器的高压侧产生第三电压，在预充电完成后，使得所述第三电压对应的电压的频率与所述第一电压对应的电压的频率相等，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率高压变频器，其特征在于，包括：整流变压器和多个功率单元串联组，每个所述功率单元串联组包括多个串联的功率单元，每个所述功率单元串联组中首端的功率单元与用电设备相连接，尾端的功率单元与其他所述功率单元串联组中尾端的功率单元相连接且形成中性点；所述整流变压器的输入端通过进线断路器与高压电源相连接，所述整流变压器的输出端上设置有多个输出绕组；每个所述功率单元的输入端包括多组三相输入进线，每组三相输入进线与一个所述输出绕组相连接；每个所述输出绕组对应一个移相相位，与同一个所述功率单元串联组中的多个功率单元连接的多个输出绕组之间的移相相位均不同，不同的所述功率单元串联组中对应位置处的功率单元连接的输出绕组的移相相位相同。

【技术特征摘要】
1.一种大功率高压变频器，其特征在于，包括：整流变压器和多个功率单元串联组，每个所述功率单元串联组包括多个串联的功率单元，每个所述功率单元串联组中首端的功率单元与用电设备相连接，尾端的功率单元与其他所述功率单元串联组中尾端的功率单元相连接且形成中性点；所述整流变压器的输入端通过进线断路器与高压电源相连接，所述整流变压器的输出端上设置有多个输出绕组；每个所述功率单元的输入端包括多组三相输入进线，每组三相输入进线与一个所述输出绕组相连接；每个所述输出绕组对应一个移相相位，与同一个所述功率单元串联组中的多个功率单元连接的多个输出绕组之间的移相相位均不同，不同的所述功率单元串联组中对应位置处的功率单元连接的输出绕组的移相相位相同。2.根据权利要求1所述的大功率高压变频器，其特征在于，每个所述功率单元串联组中功率单元的数量相同且均为n个，每个所述功率单元中的三相输入进线的组数相同且均为m组；所述输出绕组的个数为3n*m。3.根据权利要求2所述的大功率高压变频器，其特征在于，每个所述功率单元中各组三相输入进线分别连接的输出绕组的移相相位，以该功率单元的首个连接的输出绕组的移相相位为基准，依次增加每一个所述功率单元串联组中各功率单元相同位置的三相输入进线连接的输出绕组的移相相位，以该功率单元串联组的首端功率单元的该位置输入进线连接的输出绕组的移相相位为基准，依次增加其中，m表示每个功率单元中三相输入进线的组数，n表示每个功率单元串联组中功率单元的个数。4.根据权利要求3所述的大功率高压变频器，其特征在于，各所述输出绕组的绕线方式均采用延边三角形接线方式。5.根据权利要求1所述的大功率高压变频器，其特征在于，两两相邻所述输出绕组之间设置有绝缘材料。6.根据权利要求1所述的大功率高压变频器，其特征在于，还包括：预充电变频装置，所述整流变压器上还设置有辅助绕组；所述预充电变频装置的输入端与控制电源相连接，所述预充电变频装置的输出端与所述辅助绕组相连接；所述预充电变频装置，用于在所述进线断路器闭合之前，为多级功率单元预充电，以及在预充电完成后，调整所述整流变压器的高压侧输出电压，以使所述高压电源的输出与所述整流变压器的高压侧之间的电压满足预设条件。7.根据权利要求6所述的大功率高压变频器，其特征在于，所述预充电变频装置包括：电压传感器、预充电变频单元；所述电压传感器的输入端与所述高压电源相连接，所述预充电变频单元的输入端与控制电源相连接，所述预充电变频单元的输出端与设置于所述整流变压器上的所述辅助绕组相连接；所述电压传感器，用于采...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永健，李凯，
申请(专利权)人：北京合力电气传动控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11