一种级联型高压变频器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种级联型高压变频器控制方法，包括以下步骤：在级联型高压变频器的变频器的每一相均采用两个基础变流链。基础变流链包括H桥功率单元和均流电抗器。三相电压输入移相变压器，经过移相变压器降压后为变频器的H桥功率单元供电，H桥功率单元经过整流、滤波及逆变后输出单相交流电压，通过改变多档位切换开关组合的开关状态改变每个基础变流链的串、并联方式和输出形式，实现不同电压等级额定容量的输出。本发明专利技术将多个H桥功率单元串联组成最小的基础变流链，通过多档位开关切换控制多个基础变流链的串、并联组合及星/三角型变换，实现了多种电压等级变频器的满容量输出，结构简单、一机多用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压变频器的控制方法，特别是涉及一种多个电压等级满容量输出的级联型高压变频器的控制方法。
技术介绍
随着电力电子器件的发展，高压变频器作为驱动各类型电机的电气传动设备，在国民经济各领域得到了越来越广泛的应用。在众多拓扑结构的高压变频器中，采用H桥功率单元串联的多电平高压变频器(级联型高压变频器)，由于可以较低耐压器件实现高压大容量输出，对电网的谐波污染小，对电机输出电压的dv/dt小，成为目前高压变频器最主流和应用最广的形式之一。我国高压电机的一般电压等级为3kV、6kV和10kV。普通级联型高压变频器输出电压降低时输出容量也等比的减小。在需要驱动多种电压等级电机的场合，受限于变频器输出容量，只能选择多台相应电压等级的变频器来实现，或通过增加次边多绕组的输出变压器来实现，如此大大增加了设备的投资和场地使用面积。目前在多电压等级满容量输出的变频器研究方面主要有以下两篇文献与本专利技术有关:文献一为荣信电力电子股份有限公司于2009年05月27日申请，并于2010年02月10日公开，公开号为CN101645646A的中国专利技术专利申请《一种可变电压等级恒功率输出的变流器实现方法》。该专利通过多个相同变频功率单元的串联和并联相结合的多种变换形式，通过对开关的分合闸控制，实现A、B、C三相每相多个变频功率单元组成的变流链的串联和并联，同时通过对各个变频功率单元输出的输出的电流、电压幅值、频率等一致性进行控制，从而实现输出电压降低时输出电流增加，达到恒功率输出多个所需的电压等级。即在一个变流器上实现可以变化的多电压等级恒功率输出。文献二为荣信电力电子股份有限公司于2009年05月27日申请，并于2010年02月24日公告，公告号为CN201414072A的中国技术专利《一种可变电压等级恒功率输出的变流器》。该专利涉及一种恒功率输出多种电压等级的变流器，通过多个相同变频功率单元的串联和并联相结合的多种变换形式，通过对开关的分合闸控制，实现A、B、C三相每相多个变频功率单元组成的变流链的串联和并联，同时通过对各个变频功率单元输出的电流、电压幅值、频率等一致性进行控制，从而实现输出电压降低时输出电流增加，达到恒功率输出多个所需的电压等级。即在一个变流器上实现可以变化的多电压等级恒功率输出。这些文献通过多个相同变频功率单元的串联和并联相结合的变换形式和对各个变频功率单元输出的电流、电压峰值、频率的一致性控制，实现恒功率输出多种电压等级。但是在上述文献中，为实现多种电压等级恒功率输出，通过变流链路不断对折来实现功率模块的串、并联组合，该拓扑结构开关数量较多，系统连线较复杂。同时，电路拓扑结构的并联均流效果完全由系统本身一致性特性决定，由于变频器功率模块参数的差异或控制系统的固有特性问题，不同支路的输出电压不可能完全一致，并联支路的电阻仅为导线电阻，其 值很小，容易造成系统不同并联支路之间产生环流，降低系统整体输出容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该控制方法将多个H桥功率单元串联组成最小的变流链路单位，通过多档位开关切换控制多个变流链路的串、并联组合及星/三角变换，分别实现多种电压等级变频器的满容量输出。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了的技术实现方案，，具体包括以下步骤:在级联型高压变频器的变频器2的每一相均采用两个基础变流链4，基础变流链4包括H桥功率单元和均流电抗器；三相电压输入移相变压器1，经过移相变压器I降压后为变频器2的H桥功率单元供电，H桥功率单元经过整流、滤波及逆变后输出单相交流电压；H桥功率单元输出的单相交流电压再输出至多档位切换开关组合，通过改变多档位切换开关组合的开关状态来改变每个基础变流链的串、并联方式和输出形式，实现不同电压等级额定容量的输出。作为本专利技术技术方案的进一步改进，采用星型接法对所述移相变压器I的一次绕组进行连接，采用延边三角型接法对所述移相变压器I的每个二次绕组进行连接。作为本专利技术技术方案的进一步改进，将变频器2划分为第一基础变流链组合21和第二基础变流链组合22，第一基础变流链组合21和第二基础变流链组合22均包括三个基础变流链4 ;将第一基础变流链组合21和第二基础变流链组合22在ax、b y、cz三点处进行连接；将二选一的第一切换开关QSl设置为使第一基础变流链组合21三个基础变流链4的X、Y、Z三点连接成中性点，或与第二基础变流链组合22三个基础变流链4的A、B、C三点并联起来；将三选一的第二切换开关QS2设置为使第二基础变流链组合22三个基础变流链4的A、B、C三点连接成中性点，或悬空成为变频器输出点，或与第一基础变流链组合21三个基础变流链4的X、Y、Z三点并联起来；将二选一的第三切换开关QS3设置为使第二基础变流链组合22三个基础变流链4的Α、B、C三点或ax、by、cz三点成为变频器2的输出点。作为本专利技术技术方案的进一步改进，当级联型高压变频器实现IOKV电压等级的三相额定输出时，将第一基础变流链组合21的三个基础变流链4的X、Y、Z三点连接作为中性点；将第一基础变流链组合21的三个基础变流链4与第二基础变流链组合22的三个基础变流链4在aX、by、cz三点分别进行串联；将第二基础变流链组合22的三个基础变流链4的A、B、C三点设置为星型输出。作为上述技术方案的进一步改进，当级联型高压变频器实现IOKV电压等级的三相额定输出时，将每相10个H桥功率单元的三角载波移相相位角设置为依次相差18°，将I 10号的10个H桥功率单元的三角载波移相相位角依次设置为为0°、18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°和162°，同一相的H桥功率单元采用相同的正弦调制波信号。作为本专利技术另技术方案的进一步改进，当级联型高压变频器实现6KV电压等级的三相额定输出时，将第一基础变流链组合21的三个基础变流链4的X、Y、Z三点连接作为一个中性点，形成一台星型连接的6kV级联型变频器；将第二基础变流链组合22的三个基础变流链4的A、B、C三点进行连接作为另一个中性点，形成另一台星型连接的6kV级联型变频器；将第一基础变流链组合21和第二基础变流链组合22设置为在ax、b y、cz三点处实现并联星型输出。作为上述技术方案的进一步改进，当级联型高压变频器实现6KV电压等级的三相额定输出时，将每相5个功率单元的三角载波移相相位角设置为依次相差36° ;将第一基础变流链组合21的每相I 5号H桥功率单元的三角载波移相相位角依次设置为0°、36°、72°、108°、144°，将第二基础变流链组合22的每相6 10号H桥功率单元的三角载波移相相位角依次设置为144°、108°、72°、36°、0° ;对第一基础变流链组合21的同相H桥功率单元采用相同的正弦调制波信号，对第二基础变流链组合22的同相H桥功率单元采用与第一基础变流链组合21对应相极性相反的正弦调制波信号。作为本专利技术另技术方案的进一步改进，当级联型高压变频器实现3KV电压等级的三相额定输出时，将第一基础变流链组合21的三个基础变流链4的X、Y、Z三点分别与第二基础变流链组合22的三个基础变流链4的A、B、C三点进行连接，每相由两个基础变流链4并联组成一个并联链路；将第一基础变流链组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：在级联型高压变频器的变频器（2）的每一相均采用两个基础变流链（4），基础变流链（4）包括H桥功率单元和均流电抗器；三相电压输入移相变压器（1），经过移相变压器（1）降压后为变频器（2）的H桥功率单元供电，H桥功率单元经过整流、滤波及逆变后输出单相交流电压；H桥功率单元输出的单相交流电压再输出至多档位切换开关组合（3），通过改变多档位切换开关组合（3）的开关状态改变每个基础变流链的串、并联方式和输出形式，实现不同电压等级额定容量的输出。

【技术特征摘要】
1.一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 在级联型高压变频器的变频器(2)的每一相均采用两个基础变流链(4)，基础变流链(4)包括H桥功率单元和均流电抗器； 三相电压输入移相变压器(I )，经过移相变压器(I)降压后为变频器(2)的H桥功率单元供电，H桥功率单元经过整流、滤波及逆变后输出单相交流电压； H桥功率单元输出的单相交流电压再输出至多档位切换开关组合(3)，通过改变多档位切换开关组合(3)的开关状态改变每个基础变流链的串、并联方式和输出形式，实现不同电压等级额定容量的输出。2.根据权利要求1所述的一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于: 采用星型接法对所述移相变压器(I)的一次绕组进行连接； 采用延边三角型接法对所述移相变压器(I)的每个二次绕组进行连接。3.根据权利要求1或2所述的一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于: 将所述变频器(2 )划分为第一基础变流链组合(21)和第二基础变流链组合(22 )，所述第一基础变流链组合(21)和第二基础变流链组合(22)均包括三个基础变流链(4)； 将第一基础变流链组合(21)和第二基础变流链组合(22)在ax、by、cz三点处进行连接; 将二选一的第一切换开关(QSl)设置为使第一基础变流链组合(21)三个基础变流链(4)的X、Y、Z三点连接成中性点，或与第二基础变流链组合(22)三个基础变流链(4)的Α、B、C三点并联起来； 将三选一的第二切换开关(QS2)设置为使第二基础变流链组合(22)三个基础变流链(4)的A、B、C三点连接成中性点，或悬空成为变频器输出点，或与第一基础变流链组合(21)三个基础变流链(4)的X、Y、Z三点并联起来； 将二选一的第三切换开关(QS3)设置为使第二基础变流链组合(22)三个基础变流链(4)的A、B、C三点或ax、by、CZ三点成为变频器(2)的输出点。4.根据权利要求3所述的一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于: 当级联型高压变频器实现IOKV电压等级的三相额定输出时，将第一基础变流链组合(21)的三个基础 变流链(4)的X、Y、Z三点连接作为中性点； 将第一基础变流链组合(21)的三个基础变流链(4)与第二基础变流链组合(22)的三个基础变流链(4)在ax、by、cz三点分别进行串联； 将第二基础变流链组合(22)的三个基础变流链(4)的A、B、C三点设置为星型输出。5.根据权利要求3所述的一种级联型高压变频器控制方法，其特征在于:当级联型高压变频器实现6KV电压等级的三相额定输出时，将第一基础变流链组合(21)的三个基础变流链(4)的X、Y、Z三点连接作为一个中性点，形成一台星型连接的6kV级联型变频器； 将第二基础变流链组合(22)的三个基础变流链(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勃，罗仁俊，曹洋，蓝德邵，范伟，陈孟君，张志，李嘉，黄欢，肖伟，李党盈，王龙，彭力，南永辉，黄迪，刘永丰，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
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