一种高压变频器制动电路拓扑结构制造技术

技术编号:22554078 阅读:16 留言:0更新日期:2019-11-13 19:08
本实用新型专利技术为一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述高压变频器为功率单元级联式三相高压变频器,包含输入多绕组变压器和功率单元组件,功率单元组件包含不具有抑制直流母线电压泵升功能的I型功率单元和具有抑制直流母线电压泵升功能的II型功率单元,分为3组,每组至少包含两个功率单元,且其中至少有一个为II型功率单元,每组功率单元通过其交流输出端子T1,T2依次串联连接,串联连接后的电路一端作为高压变频器的输出端,另一端则将3组连接在一起后作为所述高压变频器的中心节点NP,采用直流环节斩波能耗制动方式或采用有源整流方式实现制动。本实用新型专利技术系统结构简单,成本低,适用于仅需要较小制动功率的应用场合。

A topological structure of brake circuit for high voltage inverter

The utility model is a topological structure of the braking circuit of the high-voltage inverter, which is characterized in that the high-voltage inverter is a power unit cascade three-phase high-voltage inverter, including an input multi winding transformer and a power unit component, and the power unit component includes a type I power unit which does not have the function of restraining the DC bus voltage pumping and a type II which has the function of restraining the DC bus voltage pumping The power unit is divided into three groups, each group contains at least two power units, and at least one of them is type II power unit. Each group of power unit is connected in series through its AC output terminals T1 and T2. One end of the circuit connected in series is the output end of the high-voltage converter, and the other end is connected with three groups as the central node NP of the high-voltage converter, using DC The link chopper energy consumption braking mode or the active rectification mode is used to realize the braking. The utility model has the advantages of simple structure and low cost, and is suitable for the application occasions requiring only small braking power.

【技术实现步骤摘要】
一种高压变频器制动电路拓扑结构
本技术涉及一种高压变频器制动电路拓扑结构,特别是公开一种功率单元级联式高压变频器的制动拓扑,应用于电机变频驱动领域。
技术介绍
目前,国内的高压变频器以功率单元级联式拓扑为主,采用此种拓扑的高压变频器具有功率单元结构简单,输入输出谐波小,容易实现高电压输出等优点。功率单元是该拓扑高压变频器的核心部件,一般有3种基本型式:1)二极管整流+H桥逆变;2)二极管整流+直流斩波制动+H桥逆变;3)带能量回馈功能的有源整流+H桥逆变。其中型式1)的功率单元结构简单,成本较低,但是不具有抑制直流母线电压泵升的功能,本技术中称为I型功率单元;型式2)和3)的功率单元具有抑制直流母线电压泵升的功能,但是结构较I型功率单元复杂,且成本也较高,本技术中称为II型功率单元。目前已有的产品或文献中,单元级联式高压变频器的核心控制系统对每个功率单元采取相同的控制策略,导致单套高压变频器中的每个功率单元吸收的制动功率基本一致,在电机作为发电机运行时,每个功率单元均需要吸收制动能量,也就均需要抑制直流母线电压泵升的功能,因此无法实现I型功率单元和II型功率单元混用,导致在某些应用场合达不到优化配置。例如在电机需要快速制动的场合,通常的做法是每个功率单元均采用II型功率单元,导致单元和整机结构复杂,成本高昂。也有部分产品为了简化变频器结构,采用II型功率单元中型式2)的功率单元,然后将每个直流斩波制动器或其中的制动电阻集中配置于单独的制动柜中,但是需要将每个单元的直流端引出,电缆数量众多,且需要处理好每组制动组件之间的绝缘问题,导致制动柜设计复杂,成本也高。在某些应用场合,并不需要很大的制动功率,如制动功率仅需要额定功率5%~30%的应用场合,仍然采用上述传统方案,导致变频器结构复杂,成本高昂。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的问题,公开一种高压变频器制动电路拓扑结构,适用于功率单元级联式高压变频器。在不需要全功率制动的应用场合,单套变频器可以实现I型功率单元和II型功率单元混用,即部分单元采用I型功率单元,部分单元采用II型功率单元。在采用II型功率单元中型式2)的功率单元时,可以将斩波制动器集中布置,从而使得整机系统结构简单,成本低。本技术是这样实现的:一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述高压变频器为功率单元级联式三相高压变频器,包含输入多绕组变压器和功率单元组件,所述功率单元组件包含n个功率单元,其中n为自然数,且n≥6。所述的n个功率单元中包含有m个II型功率单元,其余为I型功率单元,其中m为自然数,且n>m≥3。所述的I型功率单元为不具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,所述的II型功率单元为具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,每个所述的功率单元有三个交流输入端子,分别为R、S、T,两个交流输出端子,分别为第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2,所述的输入多绕组变压器为三相多绕组变压器,所述多绕组变压器的原边作为所述高压变频器的输入端,所述多绕组变压器设有n个与所述的n个功率单元的交流输入端分别一一对应连接的副边绕组,所述的n个功率单元分为3组,每组至少包含两个功率单元,且其中至少有一个为II型功率单元,每组功率单元通过各自的第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2依次串联连接,串联连接后的电路一端作为高压变频器的输出端,而3组功率单元串联连接后的另一端则连接在一起,作为所述高压变频器的中心节点NP。所述高压变频器的电压等级为3~35kV。所述功率单元中的I型功率单元包含第一二极管D1~第六二极管D6、第一直流储能电容C1和第一全控型电力电子开关S1~第四全控型电力电子开关S4,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2分别串联连接后再并联连接,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2串联连接的点作为所述I型功率单元的交流输入端子R、S、T,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2串联连接后并联连接的两端分别作为所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成三相全桥不控整流结构,所述第一直流储能电容C1连接至所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,所述第一全控型电力电子开关S1和第二全控型电力电子开关S2,第三全控型电力电子开关S3和第四全控型电力电子开关S4分别串联连接,串联连接的点分别作为所述I型功率单元的第一交流输出端子T1和第二交流输出端子T2,所述第一全控型电力电子开关S1和第二全控型电力电子开关S2,第三全控型电力电子开关S3和第四全控型电力电子开关S4串联连接后的两端分别连接至所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成单相H桥逆变结构。所述的I型功率单元还可设置旁路开关K1,所述旁路开关K1的两端分别与所述I型功率单元的第一交流输出端子T1和第二交流输出端子T2连接,形成带有自动旁路功能的I型功率单元,以提高系统的可靠性。所述功率单元中的II型功率单元包含第十一二极管D11~第十七二极管D17,第二直流储能电容C2,制动电阻R1和第五全控型电力电子开关S5~第九全控型电力电子开关S9,所述第十一二极管D11和第十四二极管D14,第十三二极管D13和第十六二极管D16,第十五二极管D15和第十二二极管D12分别串联连接后再并联连接,所述第十一二极管D11和第十四二极管D14,第十三二极管D13和第十六二极管D16,第十五二极管D15和第十二二极管D12串联连接的点作为所述II型功率单元的交流输入端子R、S、T,所述第十一二极管D11和第十四二极管D14,第十三二极管D13和第十六二极管D16,第十五二极管D15和第十二二极管D12串联连接后并联连接的两端分别作为所述II型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成三相全桥不控整流结构,所述第二直流储能电容C2连接至所述II型功率单元的直流母线DC+、DC-,所述第五全控型电力电子开关S5和第六全控型电力电子开关S6,第七全控型电力电子开关S7和第八全控型电力电子开关S8分别串联连接,串联连接的点分别作为所述II型功率单元的第一交流输出端子T1和第二交流输出端子T2,所述第五全控型电力电子开关S5和第六全控型电力电子开关S6,第七全控型电力电子开关S7和第八全控型电力电子开关S8串联连接后的两端分别连接至所述II型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成单相H桥逆变结构,所述制动电阻R1与第十七二极管D17并联连接后与所述第九全控型电力电子开关S9串联连接,串联连接后的其中一端连接至直流母线DC+,另一端连接至直流母线DC-,形成直流斩波制动结构。所述II型功率单元还可以采用包含输入滤波器组件Filter、第十一全控型电力电子开关S11~第十六全控型电力电子开关S16,第三直流储能电容C3和第三十一全控型电力电子开关S31~第三十四全控型电力电子开关S34的元器件连接组成,所述第十一全控型电力电子开关S11和第十四全控型电力电子开关S14,第十三全控型电力电子开关S13和第十六全控型电力本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述高压变频器为功率单元级联式三相高压变频器,包含输入多绕组变压器和功率单元组件,所述功率单元组件包含n个功率单元,其中n为自然数,且n≥6,所述的n个功率单元中包含有m个II型功率单元,其余为I型功率单元,其中m为自然数,且n> m≥3,所述的I型功率单元为不具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,所述的II型功率单元为具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,每个所述的功率单元有三个交流输入端子,分别为R、S、T,两个交流输出端子,分别为第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2,所述的输入多绕组变压器为三相多绕组变压器,所述多绕组变压器的原边作为所述高压变频器的输入端,所述多绕组变压器设有n个与所述的n个功率单元的交流输入端分别一一对应连接的副边绕组,所述的n个功率单元分为3组,每组至少包含两个功率单元,且其中至少有一个为II型功率单元,每组功率单元通过各自的第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2依次串联连接,串联连接后的电路一端作为高压变频器的输出端,而 3组功率单元串联连接后的另一端则连接在一起,作为所述高压变频器的中心节点NP。...

【技术特征摘要】
1.一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述高压变频器为功率单元级联式三相高压变频器,包含输入多绕组变压器和功率单元组件,所述功率单元组件包含n个功率单元,其中n为自然数,且n≥6,所述的n个功率单元中包含有m个II型功率单元,其余为I型功率单元,其中m为自然数,且n>m≥3,所述的I型功率单元为不具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,所述的II型功率单元为具有抑制直流母线电压泵升功能的功率单元,每个所述的功率单元有三个交流输入端子,分别为R、S、T,两个交流输出端子,分别为第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2,所述的输入多绕组变压器为三相多绕组变压器,所述多绕组变压器的原边作为所述高压变频器的输入端,所述多绕组变压器设有n个与所述的n个功率单元的交流输入端分别一一对应连接的副边绕组,所述的n个功率单元分为3组,每组至少包含两个功率单元,且其中至少有一个为II型功率单元,每组功率单元通过各自的第一交流输出端子T1,第二交流输出端子T2依次串联连接,串联连接后的电路一端作为高压变频器的输出端,而3组功率单元串联连接后的另一端则连接在一起,作为所述高压变频器的中心节点NP。2.根据权利要求1所述的一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述功率单元组件包含的功率单元数量为3的倍数,且平均分为3组进行级联式连接。3.根据权利要求1所述的一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述功率单元组件中的I型功率单元包含第一二极管D1~第六二极管D6、第一直流储能电容C1和第一全控型电力电子开关S1~第四全控型电力电子开关S4,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2分别串联连接后再并联连接,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2串联连接的点作为所述I型功率单元的交流输入端子R、S、T,所述第一二极管D1和第四二极管D4,第三二极管D3和第六二极管D6,第五二极管D5和第二二极管D2串联连接后并联连接的两端分别作为所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成三相全桥不控整流结构,所述第一直流储能电容C1连接至所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,所述第一全控型电力电子开关S1和第二全控型电力电子开关S2,第三全控型电力电子开关S3和第四全控型电力电子开关S4分别串联连接,串联连接的点分别作为所述I型功率单元的第一交流输出端子T1和第二交流输出端子T2,所述第一全控型电力电子开关S1和第二全控型电力电子开关S2,第三全控型电力电子开关S3和第四全控型电力电子开关S4串联连接后的两端分别连接至所述I型功率单元的直流母线DC+、DC-,形成单相H桥逆变结构。4.根据权利要求3所述的一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述的I型功率单元还设有旁路开关K1,所述旁路开关K1的两端分别与所述I型功率单元的第一交流输出端子T1和第二交流输出端子T2连接。5.根据权利要求1所述的一种高压变频器制动电路拓扑结构,其特征在于:所述功率单元组件中的II型功率单元包含第十一二极管D11~第十七二极管D17,第二直流储能电容C2,制动电阻R1,第五全控型电力电子开关S5~第九全控型电力电子开关S9,所述第十一二极管D11和第十四二极管D14,第十三二极管D13和第十六二极管D16,第十五二极管D15和第十二二极管D12分别串联连接后再并联连接,所述第十一二极管D11和第十四二极管D14,第十三二极管D13和第十六二极管D16,第十五二极管D15和第十二...

【专利技术属性】
技术研发人员:竺伟王永红
申请(专利权)人:上海能传电气有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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