带三个以上并联驱动脉宽调制电力变换单元的电力变换器制造技术

电力变换器具有：能被并联驱动三个或三个以上ＰＷＭ型电力变换单元；许多合成相间电抗器，每个合成相间电抗器合成相应的ＰＷＭ型变换单元的各个相同相位输出电流并向负载例如三相感应异步电机输送合成的相位输出电流；许多电流平衡控制器，每个电流平衡控制器对从各个ＰＷＭ型电力变换单元输出的ＰＷＭ波形以相同的相位进行延迟校正以使各个ＰＷＭ型变换单元之间的每一相位电流平衡。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有三个或三个以上并联驱动PWM型电力变换单元以扩展其输出容量的电力变换器。本专利技术更具体地涉及根据使用电力开关器件例如双极晶体管或IGBTs(绝缘栅双极型晶体管)的一种所谓PWM(脉宽调制)法的开关控制法控制其输出电压的电力变换器，在PWM法中采用在相应的PWM型变换单元之间的输出电流平衡以及在PWM法中使输出电流与来自相应的PWM型变换单元的输出电流平衡。电力变换器通过使用开关器件以时间分割方式接通和关断DC(直流)电压，用来使DC电压变换到相应的AC(交流)电压。为了增大电力变换器的容量，有一种增大电力开关器件本身容量的方法。但是，这种方法因开关器件本身的容量而有局限性。1993年10月12日颁布的美国专利NO.5,252,155(公布于1993年10月12日对应于日本专利申请公开号平成NO.5-30661出版于1993年2月5日并对应于欧洲专利NO.0524398 B1出版于1996年8月21日)例举了另一种并联驱动二个PWM型变换单元的扩展电力变换器容量的方法。然而，工业上需要供给具有三个或三个以上并联驱动PWM型变换单元的(三相)电力变换器，为了进一步扩展容量，必须要求那样的电力变换器。本专利技术的目的是提供一种在每个相位电流平衡的情况下能够并联驱动三个或三个以上的PWM型变换单元和能够补偿与并联驱动变换单元有关的空载时间和开关时间的电力变换器。根据本专利技术的一种状况提供的电力变换器包括装配构成能并联驱动的三个或三个以上的PWM型电力变换单元；许多合成相间电抗器，每个合成相间电抗器装配构成合成相应的PWM型变换单元的各个相同相位输出电流并向负载输送合成的相位输出电流；和许多电流平衡控制器，每个电流平衡控制器装配构成对从各个PWM型电力变换单元输出的PWM波形在相同的相位上进行延迟校正以使各个PWM型变换单元间的每一相位电流平衡，并在且其中每个合成相间电抗器包括具有许多并列腿部分(leg铁心柱)和许多绕线组的磁芯构件，每一个绕线组绕成与磁芯构件中的许多腿部分中的相应的一个腿部分互连，使绕线组的每一个显示相同的瞬时极性的端子与每一个PWM型变换单元的相应的相位输出端连接，以使各个绕线组根据各个PWM型电力变换单元的输出相位电流在并列的腿部分上有效地产生方向互相相同的磁通，各个绕线组的另一端子共同连接于负载。根据本专利技术的另一状况提供的电力变换器包括装配构成能并联驱动的三个或三个以上的PWM型电力变换单元；许多合成相间电抗器，使每个合成相间电抗器装配构成合成相应的PWM型变换单元的各个同相输出电流并向负载输送合成的相位输出电流；和许多电流平衡控制器，使每个电流平衡控制器装配构成对从各个PWM型电力变换单元输出的PWM波形在相同的相位上进行延迟校正以使各个PWM型变换单元间的每一相位电流平衡，并在那里每个积分相间电抗器包括具有许多并列腿部分和许多绕线组的磁芯构件，每一个绕线组绕成与磁芯构件中的许多腿部分中的相应的一个腿部分互连，使绕线组的每一个显示相同的瞬时极性的端子与每一个PWM型变换单元的相应的相位输出端连接，以使各个绕线组根据各个PWM型电力变换单元的输出相位电流在并列的腿部分上有效地产生方向互相相同的磁通，各个绕线组的另一端子共同连接于负载。附图说明图1是相应于本专利技术的第一实施例中并联驱动三个电力变换单元的电力变换器的电路框图；图2是图1所示的U相位(象征性)合成相间电抗器的线路示意图；图3是图2所示的U相位相间电抗器结构的第一实例的说明图；图4是图2所示的U相位相间电抗器结构的第二实例的说明图5是图2所示的U相位相间电抗器结构的第三实例的说明图；图6是图2所示的U相位相间电抗器结构的第四实例的说明图；图7是图1所示的电流平衡控制器的电路框图；图8A、8B、8C、8D和8E整体说明图7所示的电流平衡控制器运作的时间图；图9是相应于本专利技术的电力变换器第二最佳实施例中的电流平衡控制器的电路框图；图10A、10B、10C、10D和10E整体说明图9所示的电流平衡控制器运作的时间图；图11是相应于本专利技术的第三最佳实施例中的电流平衡控制器的电路框图；图12是电流平衡控制器的各个实施例中使用的电压探测和求平均电路的工作原理框图；图13A、13B、13C、13D和13E整体说明图12所示的电压探测和求平均电路的运作的时间图。实施本专利技术的最佳模式为了容易更好地理解本专利技术，便在下文描述中参阅附图。图1是表示相应于本专利技术的第一最佳实施例的电力变换器的电路框图。如图1所示，电力变换器包括三个并联驱动的PWM型电力变换单元。本专利技术可应用于能够并联驱动四个或四个以上PWM型电力变换单元的电力变换器。在下面将描述与1993年10月12日颁布的美国专利No.5,253,155中公开的电力变换器的巨大差别。(A)代替中间抽头型的单一相间电抗器，装配许多合民相间电抗器以使三个电力变换单元能并联连接。用具有多个并列的腿的单个铁芯或许多铁芯制成每一个合成相间电抗器。(B)使每个电力变换单元之间的电流平衡控制方法推广到三个电力变换单元并联连接的电路，电路处于电流平衡状态是可能的。仅通过改进部分电流不平衡区段能够获得这种电路。因此，在上述标号的美国专利中公开的在PWM计算的后续步骤上电流平衡反馈电路的规定在相应于本专利技术的电力变换器中是有效的。其次，将详细描述第一实施例。为响应输入的电压指令和频率指令，PWM发生器5对每一条相位线产生并输出周期和宽度依赖于电压指令和频率指令的PWM(脉冲宽度调制)脉冲。三相AC(交流)电源并联连接电力变换器1，相当于AC电源变成相应的DC(直流)电源。在AC-DC转换器的二个端子并联一个电容器而三相三个PWM型电力变换单元2A、2B和2C的二个偏置端子被互相并联连接在电容器二端。每个PWM型电力变换单元2A、2B和2C包括串联连接的U相位器体管、串联连接的V相位晶体管和串联连接的W相位晶体管。串联连接晶体管的每个结点以每一个PWM型电力变换单元2A、2B和2C的相位输出经过三个相同电抗器10u、10v和10w中相应的一个相间电抗器的形式与负载例如三相感应异步电机连接。在各个PWM型电力变换单元2A、2B和2C中总共18个(6×3)串联连接的晶体管的每个栅极(或基极)端与具有空载时间补偿电路(空载时间电路)6A、6B和6C的驱动电路连接。使各个PWM型电力变换单元2A、2B和2C的每个相位输出端与电流控制器(例如由电流互感器构成)12u、12v、12w、13u、13v、13w、14u、14v和14w中相应的一个电流探测器连接，以测定每个电力变换单元2A、2B和2C的各个相位输出电流。使三个PWM型电力变换单元2A、2B和2C中的每个PWM型电力变换单元的相位输出电流IUA、IVA、IWA、IUB、IVB、IWB、IUC、IVC和IWC中的每个相位输出电流输入到电流平衡控制器11。合成相间电抗器10u、10v和10w的各个具有没有标记表示的相同磁极性的输入端与各个PWM型变换单元2A、2B和2C中的每一个相应的相位输出端连接。使合成相间电抗器10u、10v和10w的每一输出端与负载4互相连接。三相电流平衡控制器11引入各个PWM型电力变换单元的相位输出电流IuA、IvA、IwA、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，包括：装配构成能被并联驱动的三个或三个以上的ＰＷＭ型电力变换单元；许多合成相间电抗器，使每个合成相间电抗器被装配构成使之合成相应的ＰＷＭ型变换单元的各个同相输出电流并向负载输送合成的相位输出电流；和许多电流平衡控 制器，使每个电流平衡控制器装配构成对从各个ＰＷＭ型电力变换单元输出的ＰＷＭ波形在相同的相位上进行延迟校正以使各个ＰＷＭ型变换单元间的每一相位电流平衡，并且其中每个合成相间电抗器包括：具有许多并列腿部分和许多绕线组的磁芯构件，每一个绕线组被绕成与磁芯构件中的许多腿部分中的相应的一个腿部分互连，使绕线组的每一个显示相同的瞬时极性的端子与每一个ＰＷＭ型变换单元的相应的相位输出端连接，以使各个绕线组响应各个ＰＷＭ型电力变换单元的输出相位电流在并列的腿部分上有效地产生方向互相相同的磁通，各个绕线组的另一端子共同连接于负载。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本康弘，
申请(专利权)人：株式会社明电舍，
类型：发明
国别省市：JP[日本]