專利名稱：基于ipm模塊h橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為國家“九五”重大科學工程的EAST超導(dǎo)托卡馬克裝置對我國的核聚變實驗研究工作具有重要的意義，而為了實現(xiàn)大拉長比位形的等離子體穩(wěn)定運行，研制性能優(yōu)良的等離子體垂直位移快速控制電源(簡稱快控電源)是很必要的。EAST快控電源的最大特點在于大的電流輸出和較快速的動態(tài)響應(yīng)，為此，電源采用了諸多先進技術(shù)，如多電平技術(shù)、 相移PWM技術(shù)、逆變器并聯(lián)技術(shù)、大功率電力電子裝置設(shè)計制造技術(shù)等。目前運行的快控電源是在傳統(tǒng)中壓多電平變頻器基礎(chǔ)上改制而成的，采用AC/DC/ AC結(jié)構(gòu)，包括多相二極管整流器與載波相移半橋三電平逆變器兩部分，鑒于快控電源的強大功率，采用的是器件串并聯(lián)的模式。隨著EAST核聚變實驗研究的發(fā)展，要求快控電源具有可擴展性，傳統(tǒng)的器件串并聯(lián)模式無法很好地滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可擴展性強、便于維護、結(jié)構(gòu)簡單的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，包括多個并接在負載上的分系統(tǒng)，所述的分系統(tǒng)由多個逆變柜和輸出柜組成，逆變柜內(nèi)設(shè)有H橋逆變模塊，多個逆變柜串并聯(lián)后與輸出柜相連，輸出柜并接在負載的IVC線圈上。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用H橋逆變模塊進行串并聯(lián)以
代替?zhèn)鹘y(tǒng)的器件串并聯(lián)，同時采用多個逆變柜和輸出柜的組合構(gòu)建分系統(tǒng)，最終由多個分系統(tǒng)構(gòu)建快控電源系統(tǒng)，使快控電源系統(tǒng)的擴展性增強。此外，由于逆變柜采用H橋逆變模塊，使逆變柜的結(jié)構(gòu)變得簡單、安全性增強，維護方便。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖2是本發(fā)明中H橋逆變模塊的電路原理圖。
具體實施例方式一種基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，包括多個并接在負載4上的分系統(tǒng) 1，所述的分系統(tǒng)1由多個逆變柜2和輸出柜3組成，逆變柜2內(nèi)設(shè)有H橋逆變模塊，多個逆變柜2串并聯(lián)后與輸出柜3相連，輸出柜3并接在負載4的IVC線圈上，如圖1所示。多個逆變柜2通過銅母排串并聯(lián)，經(jīng)由輸出柜3連接至負載4的IVC線圈，較之傳統(tǒng)的單變壓器隔離和器件串并聯(lián)方案，本發(fā)明使快控電源的擴展性得到加強、可維護性得到提高。如圖1所示，所述的逆變柜2由三相隔離變壓器T和H橋逆變模塊組成，三相隔離變壓器T的一端接380V三相交流電，三相隔離變壓器T的另一端與H橋逆變模塊串聯(lián)；所述的輸出柜3由多個均流電抗器、多個電流傳感器、電壓傳感器AT和撬棒單元5組成，均流電抗器的一端均接H橋逆變模塊的輸出端，均流電抗器的另一端并聯(lián)后與撬棒單元5串聯(lián)， 撬棒單元5接H橋逆變模塊的輸出端，電流傳感器與均流電抗器串聯(lián)，電壓傳感器AT并接在撬棒單元5上。所述的電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述的電壓傳感器AT為霍爾電壓傳感器。三相隔離變壓器T起到將本電源系統(tǒng)與380V三相交流電隔離的目的，H橋逆變模塊用于將三相工頻交流電轉(zhuǎn)換為單相可控頻率的交流電，均流電抗器用于保證每個支路的電流一致，電流傳感器用于測量支路電流，電壓傳感器AT用于測量撬棒單元5的電壓，撬棒單元5用于在過壓的情況下，起到短路保護的作用。以下結(jié)合圖1對本發(fā)明作進一步的說明。所述的分系統(tǒng)1中逆變柜2的個數(shù)為9個，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3 的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3之間串聯(lián)， 第一、三H橋逆變模塊BR1、BR3的輸出端接輸出柜3 ；第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、 BR6的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6之間串聯(lián)，第四、六H橋逆變模塊BR4、BR6的輸出端接輸出柜3 ；第七、八、九H橋逆變模塊BR7、 BR8、BR9的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、BR9 之間串聯(lián)，第七、九H橋逆變模塊BR7、BR9的輸出端接輸出柜3，第三、六、九H橋逆變模塊 BR3、BR6、BR9的輸出端并聯(lián)。所述的輸出柜3內(nèi)均流電抗器、電流傳感器的個數(shù)均為3個，第一均流電抗器Ll 的一端接第一H橋逆變模塊BRl的輸出端，第一均流電抗器Ll與第一電流傳感器CTl串聯(lián)； 第二均流電抗器L2的一端接第四H橋逆變模塊BR4的輸出端，第二均流電抗器L2與第二電流傳感器CT2串聯(lián)；第三均流電抗器L3的一端接第七H橋逆變模塊BR7的輸出端，第三均流電抗器L3與第三電流傳感器CT3串聯(lián)；第一、二、三電流傳感器CT1、CT2、CT3的另一端并聯(lián)，該并聯(lián)端接電壓傳感器AT和撬棒單元5的并聯(lián)端，電壓傳感器AT和撬棒單元5的并聯(lián)端與第三、六、九H橋逆變模塊BR3、BR6、BR9的輸出端相連。如圖2所示，所述的H橋逆變模塊包括整流橋6和第一、二 IPM組件7、8，整流橋 6的輸入端與快速熔斷器的一端相連，快速熔斷器的另一端與三相隔離變壓器T相連，整流橋6的輸出端與第一 IPM組件7的輸入端相連，第一 IPM組件7上跨接濾波電容C1、C2，第一 IPM組件7與第二 IPM組件8相連，第二 IPM組件8上跨接濾波電容C3、C4。所述的快速熔斷器由第一、二、三熔斷器F1、F2、F3組成，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的一端接三相隔離變壓器T，第一、二、三熔斷器Fl、F2、F3的另一端接整流橋6的輸入端。第一、二 IPM組件7、8起到逆變、換流的作用，將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟?br> 多個逆變柜2通過銅母排串并聯(lián)，和輸出柜3組合構(gòu)建分系統(tǒng)1，N個分系統(tǒng)1直接并聯(lián)即可以由公共母排連接至負載4的IVC線圈。輸出柜3是連接逆變柜2與負載4的橋梁，各逆變組件的交流側(cè)在輸出柜3中通過均流電抗器合并，均流電抗器采用帶中心抽頭方式，以便調(diào)整參數(shù)。輸出柜3中為每個支路設(shè)置電流傳感器，同時對匯流后的總電流進行隔離測量，電源系統(tǒng)的總輸出電壓也在輸出柜3進行測量。綜上所述，本發(fā)明采用H橋逆變模塊進行串并聯(lián)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的器件串并聯(lián)，同時采用多個逆變柜2和輸出柜3的組合構(gòu)建分系統(tǒng)1，最終由多個分系統(tǒng)1構(gòu)建快控電源系統(tǒng)，使快控電源系統(tǒng)的擴展性增強。此外，由于逆變柜2采用H橋逆變模塊，使逆變柜2的結(jié)構(gòu)變得簡單、安全性增強，維護方便。
權(quán)利要求
1.一種基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于包括多個并接在負載(4) 上的分系統(tǒng)(1)，所述的分系統(tǒng)(1)由多個逆變柜(2)和輸出柜(3)組成，逆變柜(2)內(nèi)設(shè)有 H橋逆變模塊，多個逆變柜(2)串并聯(lián)后與輸出柜(3)相連，輸出柜(3)并接在負載(4)的 IVC線圈上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的逆變柜(2)由三相隔離變壓器T和H橋逆變模塊組成，三相隔離變壓器T的一端接380V三相交流電，三相隔離變壓器T的另一端與H橋逆變模塊串聯(lián)；所述的輸出柜(3)由多個均流電抗器、多個電流傳感器、電壓傳感器AT和撬棒單元(5)組成，均流電抗器的一端均接H橋逆變模塊的輸出端，均流電抗器的另一端并聯(lián)后與撬棒單元(5)串聯(lián)，撬棒單元(5)接H橋逆變模塊的輸出端，電流傳感器與均流電抗器串聯(lián)，電壓傳感器AT并接在撬棒單元(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的分系統(tǒng)(1)中逆變柜(2)的個數(shù)為9個，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3之間串聯(lián)，第一、 三H橋逆變模塊BRl、BR3的輸出端接輸出柜(3);第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6 的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6之間串聯(lián)， 第四、六H橋逆變模塊BR4、BR6的輸出端接輸出柜(3);第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、 BR9的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯(lián)，第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、BR9之間串聯(lián)，第七、九H橋逆變模塊BR7、BR9的輸出端接輸出柜(3)，第三、六、九H橋逆變模塊BR3、 BR6、BR9的輸出端并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的輸出柜(3)內(nèi)均流電抗器、電流傳感器的個數(shù)均為3個，第一均流電抗器Ll的一端接第一 H橋逆變模塊BRl的輸出端，第一均流電抗器Ll與第一電流傳感器CTl串聯(lián)；第二均流電抗器L2的一端接第四H橋逆變模塊BR4的輸出端，第二均流電抗器L2與第二電流傳感器CT2串聯(lián)；第三均流電抗器L3的一端接第七H橋逆變模塊BR7的輸出端，第三均流電抗器L3與第三電流傳感器CT3串聯(lián)；第一、二、三電流傳感器CT1、CT2、CT3的另一端并聯(lián)，該并聯(lián)端接電壓傳感器AT和撬棒單元(5)的并聯(lián)端，電壓傳感器AT和撬棒單元(5)的并聯(lián)端與第三、六、九H橋逆變模塊BR3、BR6、BR9的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述的電壓傳感器AT為霍爾電壓傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的H橋逆變模塊包括整流橋(6)和第一、二 IPM組件(7、8)，整流橋(6)的輸入端與快速熔斷器的一端相連，快速熔斷器的另一端與三相隔離變壓器T相連，整流橋(6)的輸出端與第一 IPM組件(7)的輸入端相連，第一 IPM組件(7)上跨接濾波電容C1、C2，第一 IPM組件(7) 與第二 IPM組件(8)相連，第二 IPM組件(8)上跨接濾波電容C3、C4。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，其特征在于所述的快速熔斷器由第一、二、三熔斷器F1、F2、F3組成，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的一端接三相隔離變壓器T，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的另一端接整流橋(6)的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于IPM模塊H橋級聯(lián)的快控電源系統(tǒng)，包括多個并接在負載上的分系統(tǒng)，所述的分系統(tǒng)由多個逆變柜和輸出柜組成，逆變柜內(nèi)設(shè)有H橋逆變模塊，多個逆變柜串并聯(lián)后與輸出柜相連，輸出柜并接在負載的IVC線圈上。本發(fā)明采用H橋逆變模塊進行串并聯(lián)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的器件串并聯(lián)，同時采用多個逆變柜和輸出柜的組合構(gòu)建分系統(tǒng)，最終由多個分系統(tǒng)構(gòu)建快控電源系統(tǒng)，使快控電源系統(tǒng)的擴展性增強。此外，由于逆變柜采用H橋逆變模塊，使逆變柜的結(jié)構(gòu)變得簡單、安全性增強，維護方便。
文檔編號H02H9/04GK102497111SQ201110368528
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月20日
發(fā)明者陳滋健 申請人:合肥華耀電子工業(yè)有限公司