三级逆变器装置制造方法及图纸

一种三级逆变器装置，可抑制直流母线的谐振电流，并提高变换效率及动作稳定性。该逆变器装置包括变换器、逆变器以及直流连接电路。该直流连接电路具有两个第一平滑电容器和两个第二平滑电容器。在正极及负极电位母线中分别装设有抑制谐振用的电抗器，而在中间电位母线中装设有抑制谐振用的电阻器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从交流电源电力产生频率可变的电力的电力变换装置。作为交流电动机的驱动用的电力变换装置广泛使用逆变器装置，特别是在大容量用途中使用三级逆变器装置。逆变器装置一般是由将交流电源电力变换为直流电力的变换器的直流单元和直流电力变换为交流电力的逆变器的直流单元通过直流连接单元的直流母线连接而构成。变换器及逆变器的直流单元分别具有平滑电容器，如果由两者的平滑电容器和直流母线的电感分量构成的谐振电路的谐振频率接近变换器或逆变器的开关频率，在谐振电路中有很大的谐振电流流过，直流母线及平滑电容器会发热。为防止这种发热，在比如日本专利特开平11-18435号公报中所记载的三级逆变器装置中，将变换器及逆变器的PWM(脉宽调制)开关频率设定为直流连接单元的一次谐振频率的1/√2以下。另外，在日本专利特开平11-46841号公报中，在将多个逆变器装置以直流电路结合的并联多重逆变器装置中，在3根直流母线中，分别在正极电位母线和负极电位母线插入阻尼电阻以抑制谐振电流。在大容量逆变器的场合，平滑电容器的容量很大，并且，因为装置的大型化使直流母线的电感变大而使得直流母线的谐振频率降低。在此场合，在上述的日本专利特开平11-18435号公报中所记载的现有的技术必须与其相应地降低PWM(脉宽调制)开关频率，但如降低开关频率则逆变器的输出波形会产生畸变，会发生负载电动机的振动变大的问题。另外，在日本专利特开平11-46841号公报中所记载的现有技术中，在插入到正极电位母线及负极电位母线电阻中流过的电流引起的损失很大，存在逆变器装置的变换效率低的问题。本专利技术的课题是抑制三级逆变器装置的直流母线的谐振电流，以提高变换效率及动作稳定性。上述课题的解决是利用一种三级逆变器装置，其特征在于其构成包括将交流电源电力变换为直流电力的变换器和将变换成的直流电力变换为交流电力的逆变器，以及将该变换器和逆变器连接起来的直流连接电路，该直流连接电路具有串联在正极电位母线和负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器供给的直流电力的两个第一平滑电容器和串联在正极电位母线和负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器所获得的直流电力的两个第二平滑电容器，上述两个第一平滑电容器的连接点和上述两个第二平滑电容器的连接点由中间电位母线连接，在该中间电位母线中装入谐振控制用的电阻器。在这种三级逆变器装置中，因为可以利用谐振抑制电阻降低流过包含第一和第二平滑电容器和中间电位母线的谐振路径的谐振电流，即使变换器或逆变器的开关频率接近该谐振路径的谐振频率也可以抑制由于谐振引起的发热及效率的降低。另外，在作为直流中性点的母线的中间电位母线中流过相当于正极母线电流和负极母线电流之差的电流，因为此电流比谐振电流小，从而由于插入电阻而引起的损失很小，所以逆变器装置的效率只有微小的降低。上述课题的解决还可以利用一种三级逆变器装置，其特征在于其构成包括将交流电源电力变换为直流电力的变换器和将变换成的直流电力变换为交流电力的逆变器，以及将该变换器和逆变器连接起来的直流连接电路，该直流连接电路具有串联在正极电位母线和负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器所获得的直流电力的两个第一平滑电容器和串联在正极电位母线和负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器供给的直流电力的两个第二平滑电容器，上述两个第一平滑电容器的连接点和上述两个第二平滑电容器的连接点由中间电位母线连接，在上述正极电位母线及负极电位母线中分别装入谐振控制用的电抗器。在这种三级逆变器装置中，可以利用插入的电抗器的电感改变包含第一和第二平滑电容器、正极电位母线及负极电位母线的谐振路径的谐振电流。因此，即使加大变换器或逆变器的开关频率和谐振路径的谐振频率之间的间隔也可以抑制由于谐振引起的发热及效率的降低。附图说明图1为本专利技术的三级逆变器装置的第二实施形态的构成图。图2为本专利技术的三级逆变器装置的第一实施形态的构成图。图3为说明图2装置的谐振路径的等效电路图。图4为说明图2装置的谐振特性的示图。图5为说明图1装置的谐振路径的等效电路图。图6为说明图1装置的谐振特性的示图。图2示出本专利技术的三级逆变器装置的第一实施形态的构成。此逆变器装置包括将电源的交流电压变换为直流电压的三级变换器1、将直流电压变换为交流电压的三级逆变器2、以及连接该变换器及逆变器的直流连接单元3。三级变换器1包含串联于后述的正极电位母线和负极电位母线之间的二极管D1～D4、串联于二极管D1和D2的连接点及二极管D3和D4的连接点之间的二极管D5和D6、以及分别对二极管D1～D4设置的旁路用晶体管T1～T4。二极管D2及D3的连接点与交流输入相连接。三级逆变器2包含串联于正极电位母线和负极电位母线之间的二极管D7～D10、串联于二极管D7和D8的连接点及二极管D9和D10的连接点之间的二极管D11和D12、以及分别对二极管D7～D10设置的旁路用晶体管T5～T8。二极管D8及D9的连接点与交流输出相连接。直流连接单元3由正极电位母线P、中间电位母线C及负极电位母线N构成。在变换器1的直流输出侧设置有串联在正极电位母线P和负极电位母线N之间的两个平滑电容器4a、4b，而在逆变器2的直流输出侧设置有串联在正极电位母线P和负极电位母线N之间的两个平滑电容器4c、4d。正极电位母线P连接于二极管D1及D7的负极侧，负极电位母线N连接于二极管D4及D12的正极侧，中间电位母线C通过平滑电容器4a、4b的连接点与二极管D5及D6的连接点相连接，另外，还通过平滑电容器4c、4d的连接点与二极管D11及D12的连接点相连接。正极电位母线P、中间电位母线C及负极电位母线N分别包含布线电感5a、布线电感5b及布线电感5c，在中间电位母线C中装设有谐振抑制电阻器6。下面利用图3来说明直流连接单元3的两个谐振路径X及Y的谐振路径。谐振路径X是经过平滑电容器4a、布线电感5a、平滑电容器4c、谐振抑制电阻器6及布线电感5b的路径。谐振路径Y是经过平滑电容器4a、布线电感5a、平滑电容器4c和4d、布线电感5c及平滑电容器4b的路径。如假设平滑电容器4a～4d的静电容量分别为C，直流母线的布线电感5a～5c的值分别为Lb，而谐振抑制电阻器的电阻值为Rc，则谐振路径X的谐振角频率ωx及谐振路径Y的谐振角频率ωy可分别以下面的式(1)及式(2)表示。ωx=13Lb×12C=132LbC---(1)]]>ωy=12Lb×14C=112LbC---(2)]]>图4示出从三级变换器1观察到的直流连接单元3的谐振特性。实线表示装设有谐振抑制电阻器6的场合的谐振特性，虚线表示未装设谐振抑制电阻器6的场合的谐振特性。由图4可知通过装设谐振抑制电阻器6可降低在谐振角频率ωx附近的谐振电流。因为在中间电位母线C上流过直流连接单元3的只有调制正极侧直流电压和负极侧直流电压平衡的电流分量，所以由于在中间电位母线中装设谐振抑制电阻而引起的损失很微小。在上述实施形态中，即使是在变换器1或逆变器2的PWM开关频率低接近谐振角频率ωx的值的场合也可以抑制在直流连接单元上的谐振电流的增加，从而减少在平滑电容器及直流母线上发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三级逆变器装置，其特征在于，包括：将交流电源电力变换为直流电力的变换器、将变换成的直流电力变换为交流电力的逆变器、以及将该变换器和逆变器连接起来的直流连接电路，该直流连接电路具有：串联在正极电位母线和负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器所获得的直流电力的两个第一平滑电容器和串联在上述正极电位母线和上述负极电位母线之间、用来存储利用上述变换器供给的直流电力的两个第二平滑电容器，上述两个第一平滑电容器的连接点和上述两个第二平滑电容器的连接点由中间电位母线连接，在该中间电位母线中装入谐振控制用的电阻器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊君高志，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]