高壓交流變頻調速裝置及低壓逆變功率單元制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種高壓交流變頻調速裝置及低壓逆變功率單元。低壓逆變功率單元包括三相整流濾波電路和單相H形橋式逆變電路，三相整流濾波電路的輸出端接單相H形橋式逆變電路的輸入端，單相H形橋式逆變電路的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端；所述的單相H形橋式逆變電路至少為兩個，全部單相H形橋式逆變電路并接。高壓交流變頻調速裝置包括供電單元和功率模塊，功率模塊包括3個高壓功率單元，每個高壓功率單元包括復數個串聯連接的三相輸入、單相輸出的低壓逆變功率單元。本實用新型專利技術降低了功率器件的熱損耗，提升了裝置的節能效果，降低了設備的溫升，為整體設備的安全穩定運行提供了保障。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

高壓交流變頻調速裝置及低壓逆變功率單元[
]本技術涉及電機供電電路，尤其涉及一種高壓交流變頻調速裝置及低壓逆變 功率單元。[
技術介紹
]高壓交流變頻調速裝置是強弱電混合、機電一體的綜合技術，是利用電力半導體 器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。高壓超大容量變頻調速裝置 目前被廣泛地應用于石油化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業的各種風機、水泵、壓 縮機、軋鋼機等領域的節能環保。高壓超大容量電機變頻調速技術是強弱電混合、機電一體的綜合技術，既要處理 巨大電能的轉換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必定會分為功率 和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關的技術問題，后者要解決軟硬件控制問題。高壓交流變頻調速裝置通過前端的移相變壓器實現多脈波整流，輸出H橋逆變疊 加多電平輸出，逆變單元使用通用模塊，無需輸入、輸出濾波器即可以控制同步高壓電機的 高壓變頻器。采用多單元串聯結構，主回路主要由多繞組供電變壓器和數個逆變單元構成， 利用低壓功率器件實現高壓，避開了電力電子功率器件耐壓不足的問題。多繞組供電變壓 器為每個逆變單元單獨供電，并實現單元之間的供電電源隔離和與電網之間的隔離。逆變 單元是核心功率部件，其開關器件為IGBT。高壓交流變頻調速裝置輸出側單元疊加逆變原理如下輸出電壓是由多個三相輸入、單相輸出的低壓逆變功率單元逆變電壓串聯而成。 如圖1所示，為IOKV的高壓交流變頻調速裝置，數個逆變單元分成三組，每組單元數相同， 組之間的電壓相位差為120度，將三組單元的輸出Y接，即可得到驅動電機所需的可變壓 變頻三相高壓電源。(以IOKV為例)制作高壓超大容量的交流變頻調速裝置，需要解決器件散熱問題以及器件耐超大 電流的難題，按照目前的公知技術，在超大電流情況下，功率器件的熱損耗加大，需要新技 術加以解決。目前技術下，采用低壓多功率單元串聯，雖然解決了器件的耐高壓問題，但對于超 大電流來說，需要超大功率的器件，由此將帶來熱損耗大幅度增加的問題。熱損耗的增大， 一方面浪費了電能，與變頻調速節能的目的相違背，另一方面也增加了器件以及整機柜體 內的溫升，為設備的安全穩定運行帶來危害。目前高壓交流變頻調速裝置大多通過加強設備整體散熱能力來解決上述設備溫 升難題，但熱損耗增加而造成的電能浪費不能解決。[
技術實現思路
]本技術要解決的技術問題是提供一種熱損耗小、溫升低、大容量的低壓逆變 功率單元。本技術另一個要解決的技術問題是提供一種熱損耗小、溫升低、大容量的高 壓交流變頻調速裝置。為了解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是，一種低壓逆變功率單元， 包括三相整流濾波電路和單相H形橋式逆變電路，三相整流濾波電路的輸出端接單相H形 橋式逆變電路的輸入端，單相H形橋式逆變電路的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端； 所述的單相H形橋式逆變電路至少為兩個，全部單相H形橋式逆變電路并接。以上所述的低壓逆變功率單元，單相H形橋式逆變電路包括第一 IGBT、第二 IGBT、 第三IGBT和第四IGBT，第一 IGBT與第二 IGBT串接構成第一橋臂，第三IGBT與第四IGBT 串接構成第二橋臂；第一橋臂和第二橋臂的一端接三相整流濾波電路的正極輸出端，第一 橋臂和第二橋臂的另一端接三相整流濾波電路的負極輸出端；第一橋臂和第二橋臂的中點 接低壓逆變功率單元的輸出端；第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的控制端分別 接低壓逆變功率單元的控制電路。一種高壓交流變頻調速裝置的技術方案，包括供電單元和功率模塊，所述的功率 模塊包括3個高壓功率單元，每個高壓功率單元包括復數個串聯連接的三相輸入、單相輸 出的低壓逆變功率單元；所述的低壓逆變功率單元是上述的低壓逆變功率單元。以上所述的高壓交流變頻調速裝置，所述的供電單元包括多繞組隔離變壓器，多 繞組隔離變壓器的副邊包括多個相互隔離的三相繞組，每3個三相繞組組成一個同相位 組，分別連接功率模塊內的3個對應的低壓逆變功率單元。本技術的低壓逆變功率單元采用至少兩個單相H形橋式逆變電路并聯，可以 實現超大容量下的超大電流的分流，在實現超大電流的同時，大大降低了功率器件的熱損 耗，進一步提升了高壓變頻調速裝置的節能效果，同時也可以大幅度地降低設備的溫升，為 整體設備的安全穩定運行提供了保障。[附圖說明]以下結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明。圖1是現有技術高壓交流變頻調速裝置原理圖。圖2是本技術實施例低壓逆變功率單元原理圖。[具體實施方式]本技術實施例高壓交流變頻調速裝置主要由供電單元、功率模快、控制單元 組成。1、供電單元采用多繞組隔離變壓器，變壓器的副邊有多個相互隔離的三相繞組，每3個三相 繞組組成I個同相位組，分別連接功率模塊內的3個對應的低壓逆變功率單元，分別向功率 模塊內的3個對應的低壓逆變功率單元獨立供電，形成6脈沖整流輸入。例如，6KV等級的 高壓變頻調速裝置可以設6個同相位組，IOKV等級的高壓變頻調速裝置可以設9個同相位組。2、功率模塊(變頻逆變三相高壓電源)功率模塊包括3個高壓功率單元，每個高壓功率單元由多個串聯連接的三相輸入、單相輸出的低壓逆變功率單元串聯而成。也就是說全部低壓逆變功率單元分成三組，每 組串聯的低壓逆變功率單元數量相同，構成同樣的高壓功率單元。組與組之間的電壓相位 差為120度，將三組串聯的低壓逆變功率單元的輸出星形連接，即可得到驅動電機所需的 可變壓變頻的三相高壓電源。例如，6KV等級的高壓變頻調速裝置的高壓功率單元由6個低 壓逆變功率單元串聯而成；IOKV等級的高壓變頻調速裝置的高壓功率單元由9個低壓逆變 功率單元串聯而成。功率模塊內單個低壓逆變功率單元的內部結構原理如圖2所示，包括三相整流濾 波電路和兩個單相H形橋式逆變電路。三相整流濾波電路和輸入電源端R、S、T接供電單元內變壓器二次線圈的三相低 壓輸出。三相二極管全波整流為直流環節的濾波電容充電，電容上的電壓提供給由IGBT組 成的兩個單相H形橋式逆變電路，兩個單相H形橋式逆變電路并接，單相H形橋式逆變電路 的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端。本裝置與傳統裝置之間的差別在于使用兩個(或 多個)單相H形橋式逆變電路并聯實現超大電流的逆變。第一單相H形橋式逆變電路包括4個IGBT，即IGBT11、IGBT12、IGBT13和IGBT14。 IGBTll與IGBT12構成第一橋臂IGBTRl, IGBT13與IGBT14串接構成第二橋臂IGBTLl ;第 一橋臂IGBTRl和第二橋臂IGBTLl的一端接三相整流濾波電路的正極輸出端，第一橋臂 IGBTRl和第二橋臂IGBTLl的另一端接三相整流濾波電路的負極輸出端；第一橋臂IGBTRl 和第二橋臂IGBTLl的中點接低壓逆變功率單元的輸出端LI和L2。IGBT11、IGBT12、IGBT13 和IGBT14的控制極分別接低壓逆變功率單元的控制電路。第二單相H形橋式逆變電路與第一單相H形橋式逆變電路結構相同，包括IGBT21、 IGBT22、IGBT23 和 IGBT24, IGBT21 與 IGBT22 構成第一橋臂 IGBTR2, IGBT23本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低壓逆變功率單元，包括三相整流濾波電路和單相H形橋式逆變電路，三相整流濾波電路的輸出端接單相H形橋式逆變電路的輸入端，單相H形橋式逆變電路的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端，其特征在于，所述的單相H形橋式逆變電路至少為兩個，全部單相H形橋式逆變電路并接。

【技術特征摘要】
1.一種低壓逆變功率單元，包括三相整流濾波電路和單相H形橋式逆變電路，三相整流濾波電路的輸出端接單相H形橋式逆變電路的輸入端，單相H形橋式逆變電路的輸出端為低壓逆變功率單元的輸出端，其特征在于，所述的單相H形橋式逆變電路至少為兩個，全部單相H形橋式逆變電路并接。2.根據權利要求1所述的低壓逆變功率單元，其特征在于，單相H形橋式逆變電路包括第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT，第一 IGBT與第二 IGBT串接構成第一橋臂，第三IGBT與第四IGBT串接構成第二橋臂；第一橋臂和第二橋臂的一端接三相整流濾波電路的正極輸出端，第一橋臂和第二橋臂的另一端接三相整流濾波電路的負極輸出端；第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李瑞常，羅自永，
申請(專利權)人：深圳市庫馬克新技術股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：