一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构制造技术

一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，包括：三相输入

【技术实现步骤摘要】
一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构


[0001]本技术涉及工业控制领域，具体涉及一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构
。

技术介绍

[0002]高压变频器广泛应用于电力
、
冶金
、
石油
、
化工等领域，目前的高压变频器的功率单元主电路拓扑结构有二极管钳位型变换电路
、
飞跨电容钳位型变换电路
、H
桥式级联型变换电路等；二极管钳位型变换电路方案，随着电平数的增加，钳位二极管的数量以电平方的规律递增，就会需要大量的钳位二极管，使系统在布局上难以实现；飞跨电容钳位型变换电路的优点是开关方式灵活
、
对功率器件保护能力较强，既能控制无功功率，又能控制有功功率，但控制方法复杂，开关频率高，开关损耗增大从而导致效率降低；
H
桥式级联型变换电路每相串联的单元数量较多，导致移相变压器副边需要多个绕组输出，从变压器副边到单元的功率线缆较多，成本也非常高，且由于单元数量多，导致系统故障率较高
。
[0003]目前，社会上提出了一种单元串联的高压三电平方案，此方案的
H
桥电路采用2个三电平
IGBT
模块构成
I
型三电平拓扑，每个
IGBT
模块中包含4个
IGBT、6
个二极管；但这种三电平方案所需功率器件数量和所需的驱动电源数量多，损耗和体积较大，成本也随之增加
。
为此，本技术提出了一种具有三电平高压变频器功率单元：采用2个三电平
IGBT
模块构成
T
型三电平拓扑，每个
IGBT
模块中包含4个
IGBT、4
个二极管
。

技术实现思路

[0004]针对以上所述问题，本技术提出一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，采用
T
型三电平拓扑，在不增加控制难度的情况下，相比较于
I
型三电平功率单元而言减少了2只钳位二极管，所需驱动电源数量随之减少，不但降低了成本和损耗，整体设备的体积也更小
。
[0005]为实现以上目的，本技术采用的方案是：
[0006]一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，包括：三相输入
RST、T
型三电平三相整流桥
、
直流母线支撑电容组
、
直流母线
、T
型三电平单相逆变模块
、
单相第一输出端
O1、
单相第二输出端
O2
；所述三相输入
RST
，包括
R
相输入端
、S
相输入端
、T
相输入端
。
[0007]所述
T
型三电平三相整流桥包括
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂；
R
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q1、IGBT
模块
Q4 、IGBT
模块
Q7、IGBT
模块
Q8
；
S
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q2、IGBT
模块
Q5、IGBT
模块
Q9、IGBT
模块
Q10
；
T
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q3、IGBT
模块
Q6、IGBT
模块
Q11、IGBT
模块
Q12。
[0008]所述直流母线支撑电容组包括电容
C1、
电容
C2
，电容
C1、
电容
C2
串联后接于直流母线正负极两端
。
[0009]所述
T
型三电平单相逆变模块包括第一逆变桥臂以及第二逆变桥臂；第一逆变桥臂包括
IGBT
模块
Q13、IGBT
模块
Q14、IGBT
模块
Q17、IGBT
模块
Q19
；第二逆变桥臂包括
IGBT
模
块
Q15 、IGBT
模块
Q16、IGBT
模块
Q18、IGBT
模块
Q20。
[0010]进一步的改进，所述
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂
、
第一逆变桥臂
、
第二逆变桥臂
、
直流母线支撑电容组的中点均相连；所述
R
相输入端与所述
R
相整流桥臂相连，所述
S
相输入端与所述
S
相整流桥臂相连，所述
T
相输入端与所述
T
相整流桥臂相连；所述单相第一输出端
O1
与所述第一逆变桥臂相连，所述单相第二输出端
O2
与所述第二逆变桥臂相连
。
[0011]进一步的改进，所述
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂
、
第一逆变桥臂
、
第二逆变桥臂均包括有4个
IGBT
模块，每个
IGBT
模块包括1个功率开关管以及1个续流二极管；所述续流二极管分别并联接在对应所述功率开关管的集电极与发射极之间，其中所述续流二极管的阳极与所述功率开关管的发射极相连，所述续流二极管的阴极与所述功率开关管的集电极相连
。
[0012]进一步的改进，所述
T
型三电平三相整流桥与所述
T
型三电平单相逆变模块的连接方式如下：
[0013]R
相整流桥臂
IGBT
模块
Q1
的功率开关管发射极与
IGBT
模块
Q4
的功率开关管集电极相连，
IGBT
模块
Q7
的功率开关管集电极与
IGBT
模块
Q8
的功率开关管发射极相连，
IGBT
模块
Q7
的功率开关管发射极与
IGBT
模块
Q1
的功率开关管和
IGBT
模块
Q4
的功率开关管连接中点相连，
IGBT
模块
Q8
的功率开关管集电极与直流母线支撑电容组的中点相连，
IGBT
模块
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，其特征在于，包括：三相输入
RST、T
型三电平三相整流桥
、
直流母线支撑电容组
、
直流母线
、T
型三电平单相逆变模块
、
单相第一输出端
O1、
单相第二输出端
O2
；所述三相输入
RST
，包括
R
相输入端
、S
相输入端
、T
相输入端；所述
T
型三电平三相整流桥包括
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂；
R
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q1、IGBT
模块
Q4 、IGBT
模块
Q7、IGBT
模块
Q8
；
S
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q2、IGBT
模块
Q5、IGBT
模块
Q9、IGBT
模块
Q10
；
T
相整流桥臂包括
IGBT
模块
Q3、IGBT
模块
Q6、IGBT
模块
Q11、IGBT
模块
Q12
；所述直流母线支撑电容组包括电容
C1、
电容
C2
，电容
C1、
电容
C2
串联后接于直流母线正负极两端；所述
T
型三电平单相逆变模块包括第一逆变桥臂以及第二逆变桥臂；第一逆变桥臂包括
IGBT
模块
Q13、IGBT
模块
Q14、IGBT
模块
Q17、IGBT
模块
Q19
；第二逆变桥臂包括
IGBT
模块
Q15、IGBT
模块
Q16、IGBT
模块
Q18、IGBT
模块
Q20。2.
如权利要求1所述的一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，其特征在于，所述
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂
、
第一逆变桥臂
、
第二逆变桥臂
、
直流母线支撑电容组的中点均相连；所述
R
相输入端与所述
R
相整流桥臂相连，所述
S
相输入端与所述
S
相整流桥臂相连，所述
T
相输入端与所述
T
相整流桥臂相连；所述单相第一输出端
O1
与所述第一逆变桥臂相连，所述单相第二输出端
O2
与所述第二逆变桥臂相连
。3.
如权利要求1所述的一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，其特征在于，所述
R
相整流桥臂
、S
相整流桥臂
、T
相整流桥臂
、
第一逆变桥臂
、
第二逆变桥臂均包括有4个
IGBT
模块，每个
IGBT
模块包括1个功率开关管以及1个续流二极管；所述续流二极管分别并联接在对应所述功率开关管的集电极与发射极之间，其中所述续流二极管的阳极与所述功率开关管的发射极相连，所述续流二极管的阴极与所述功率开关管的集电极相连
。4.
如权利要求1所述的一种新型三电平功率单元主电路拓扑结构，其特征在于，所述
T
型三电平三相整流桥与所述
T
型三电平单相逆变模块的连接方式如下：
R
相整流桥臂
IGBT
模块
Q1
的功率开关管发射极与
IGBT
模块
Q4
的功率开关管集电极相连，
IGBT
模块
Q7
的功率开关管集电极与
IGBT
模块
Q8
的功率开关管发射极相连，
IGBT
模块
Q7
的功率开关管发射极与
IGBT
模块
Q1
的功率开关管和
IGBT
模块<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树林，张正松，宋玉明，
申请(专利权)人：希望森兰科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：