隔离缓冲型二电平逆变回路制造技术

本发明专利技术公开了一种隔离缓冲型二电平逆变回路，它包括直流单元、逆变单元、控制器，直流单元与逆变单元相连，在逆变单元与控制器之间设有一隔离缓冲驱动单元，逆变单元通过该隔离缓冲驱动单元与控制器相连，其中：该隔离缓冲驱动单元包括缓冲单元、调理单元和驱动单元，控制器的控制信号输出端依次经由缓冲单元、调理单元、驱动单元而与逆变单元的ＩＧＢＴ开关管的门极连接，一个控制信号输出端对应控制一个ＩＧＢＴ开关管的门极。本发明专利技术隔离缓冲型二电平逆变回路绝缘隔离安全可靠，整体布局灵活方便，在不损失性能的前提下，降低了对隔离器件的电压应力要求，降低了整个电路绝缘安全性对器件的要求，是一种低成本、高性能的产品设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二电平结构的逆变回路，具体地说，是涉及一种利用直流 回路电压中点来降低隔离器件电压应力的隔离缓冲型二电平逆变回路。
技术介绍
高压二电平变频器由于具有所需器件少、能量可双向流动、体积小、重量 轻等优点，在变频器领域呈现出了很好的应用前景，特别是集成门极换向晶闸管(IGCT)的问世，中高压变频器开关器件又添一理想选择。根据目前IGCT和 高压IGBT的耐压水平，变频器中的二电平逆变器的输出电压等级越来越高， 这在很大程度上扩大了二电平逆变器的应用范围，但是，这对介于逆变单元与 控制器之间的隔离器件提出了更高的要求。如图1所示，现有的二电平逆变器包括整流单元100、直流单元200、逆 变单元300和控制器500，控制器500与逆变单元300 (由多个IGBT开关管组 成)间采用直接耦合方式连接。这种直接耦合方式一般是在控制器500与逆变 单元300之间设有一直接耦合连接单元400，逆变单元300中的每一个IGBT 开关管的门极经该直接耦合连接单元400与控制器500的一控制信号输出端连 接。对于每一个IGBT开关管，其门极经由两个图腾柱403串联构成的信号放 大电路、光耦402、反相器401而与控制信号(PWM)端相连。该直接耦合连 接单元400的电源与控制器500的电源相同，均为VCC、 GND。这种直接耦 合方式构建的二电平逆变器中直接耦合连接单元400中的器件所承受的电压应 力要按照全母线电压来考虑，因此，直接耦合连接单元400中不能使用低耐压 器件，对器件要求高，且对整个器件的绝缘安全要求高，设计成本和制造成本 咼°
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隔离缓冲型二电平逆变回路，该二电平逆变回 路在控制器与逆变单元之间为隔离耦合，隔离缓冲驱动单元中的器件所承受的 电压应力低，逆变回路中的隔离器件绝缘安全性要求降低，整个逆变回路可靠 性高，制造成本低。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种隔离缓冲型二电平逆变回路，它包括直流单元、逆变单元、控制器，直流单元与逆变单元相连，其特征在于在所述逆变单元与所述控制器之间设 有一隔离缓冲驱动单元，所述逆变单元通过该隔离缓冲驱动单元与所述控制器 相连，其中该隔离缓冲驱动单元包括缓冲单元、调理单元和驱动单元，所述 控制器的控制信号输出端依次经由缓冲单元、调理单元、驱动单元而与所述逆 变单元的IGBT开关管的门极连接， 一个控制信号输出端对应控制一个IGBT 开关管的门极。所述缓冲单元设有6组缓冲子单元，每一组缓冲子单元包括一反相器、一隔离器件，该反相器的输入端与所述控制器上与其相对应的一控制信号输出端 相接，该反相器的输出端与该隔离器件的输入端相接，该隔离器件的输出端与所述调理单元相连；所述驱动单元设有6组驱动子单元，每一组驱动子单元包括一隔离器件、两个图腾柱，该两个图腾柱串联构成一信号放大电路，该隔离器件的输入端与 所述调理单元相连，该隔离器件的输出端经由该信号放大电路和一电阻与所述逆变单元上与其相对应的一IGBT开关管的门极相接。所述隔离缓冲驱动单元设有两组供电电源，第一组供电电源与所述控制器 的供电电源相同，该第一组供电电源为所述缓冲单元的隔离器件的输入侧与所 述控制器间的电路供电，第二组供电电源的正极或负极由所述直流单元的电压 中点引出，该第二组供电电源为所述缓冲单元的隔离器件的输出侧与所述逆变 单元间的电路供电。所述调理单元包括滤波模块和整形模块，其中该整形模块设有6组整形子模块，每组整形子模块包括两个反相器，该两个反相器串联构成一整形电路， 该整形电路的输入端与所述缓冲单元中与其相对应的缓冲子单元中的隔离器件的输出端相接；该滤波模块设有6组滤波子模块，每组滤波子模块包括一电 容、 一电阻和一反相器，该反相器的输入端经该电阻与整形模块中与其相对应 的整形子模块中的整形电路输出端相接，该反相器的输出端与所述驱动单元中 与其相对应的驱动子单元的隔离器件的输入端相接，该电容接于反相器输入端 与第二组供电电源负极之间。所述调理单元还包括时序检测模块，该时序检测模块用于校正所述控制器输出的控制信号的时序错误，以防止各控制信号在传输过程中因延时与干扰造 成的时序混乱。所述调理单元还包括共模抑制器件，该共模抑制器件用于消除所述直流单 元电压中点引入的共模干扰。本专利技术的优点是1、 由于本专利技术逆变回路中的隔离缓冲驱动单元设有两组相互隔离的供电 电源， 一组供电电源与控制器的供电电源相同，为缓冲单元的隔离器件的输入 侧与控制器间的电路供电，另一组供电电源的正极或负极由直流单元的电压中 点引出，为缓冲单元的隔离器件的输出侧与逆变单元间的电路供电，所以，本 专利技术实现了调理单元与控制器间的隔离，这一隔离措施保证了控制器不受隔离 器件与开关管间的电路的不良影响，有效保护了控制器。2、 由于本专利技术有两组电源供电，其中一组电源正极或负极由直流单元的 电压中点引出，所以，隔离缓冲驱动单元中的隔离器件原副边之间的绝缘强度 能满足长期耐受半母线电压的要求即可，从而所使用的隔离器件的耐压要求有 了明显地降低。3、 由于本专利技术采用了分段处理电气绝缘方式， 一段是由强电IGBT开关 管到电压中点的绝缘，另一段是由电压中点到弱电控制器的绝缘，所以，整个 逆变回路的绝缘体系分成两段，每段的绝缘强度要求是整体的二分之一，绝缘 强度要求降低了。4、 本专利技术中的调理单元可抑制信号在传输过程中引入的干扰，解决控制信号延时导致的时序错误和控制实时性问题，其完善了控制器对开关管的控 制，保证了信号的安全性。5、 由于本专利技术中的缓冲单元对信号进行了加强，因此，信号传输距离可 以适当加长，这样方便了变频器装置进行合理化空间布置。本专利技术隔离缓冲型二电平逆变回路绝缘隔离安全可靠，整体布局灵活方 便，在不损失性能的前提下，降低了对隔离器件的电压应力要求，降低了整个 电路绝缘安全性对器件的要求，是一种低成本、高性能的产品设计。 附图说明图1是现有的二电平逆变器示意图2是本专利技术隔离缓冲型二电平逆变回路的组成示意图； 图3是隔离缓冲驱动单元的组成示意图； 图4是调理单元的一实施例的组成示意图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图2至图4所示，本专利技术隔离缓冲型二电平逆变回路包括整流单元100、 直流单元200、逆变单元300、控制器500，整流单元100与直流单元200相连，直流单元200与逆变单元300相连。在逆变单元300与控制器500之间设有一 隔离缓冲驱动单元600，逆变单元300通过该隔离缓冲驱动单元600与控制器 500相连(即隔离耦合)。该隔离缓冲驱动单元600包括缓冲单元630、调理 单元620和驱动单元610,控制器500的控制信号输出端依次经由缓冲单元630、 调理单元620、驱动单元610而与逆变单元300的IGBT开关管的门极连接， 一个控制信号输出端对应控制一个IGBT开关管的门极。在实际实施时，可将上述隔离缓冲型二电平逆变回路中的整流单元100用 一逆变单元替代，以得到另一类型二电平逆变回路。这种二电平逆变回路的结 构与图2所示逆变回路结构原理相似，均采用了隔离缓冲驱动单元600来实现 隔离親合。下面分别对缓冲单元630、调理单元620、驱动单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离缓冲型二电平逆变回路，它包括直流单元、逆变单元、控制器，直流单元与逆变单元相连，其特征在于：　在所述逆变单元与所述控制器之间设有一隔离缓冲驱动单元，所述逆变单元通过该隔离缓冲驱动单元与所述控制器相连，其中：该隔离缓冲驱动单元包 括缓冲单元、调理单元和驱动单元，所述控制器的控制信号输出端依次经由缓冲单元、调理单元、驱动单元而与所述逆变单元的ＩＧＢＴ开关管的门极连接，一个控制信号输出端对应控制一个ＩＧＢＴ开关管的门极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋海涛，
申请(专利权)人：北京利德华福电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]