專利名稱：一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電工一級(jí)學(xué)科，電力電子技術(shù)二級(jí)學(xué)科領(lǐng)域。特別涉及一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，用于異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。
背景技術(shù)：
目前在直流變交流的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，廣泛采用的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速用的逆變器大多是由全控器件(IGBT、IGCT等)組成的三相正弦波逆變器。為了產(chǎn)生正弦波必需采用高頻化的PWM技術(shù)(脈沖寬度調(diào)制技術(shù))。為了解決中、高壓變頻調(diào)速還要采用多電平技術(shù)或羅賓康變壓器。所有這些造成變頻器成本高、體積大、損耗大、線路復(fù)雜、電動(dòng)機(jī)的絕緣承受較高的dV/dt值等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器。為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，所述逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)單相全橋組成，m、η為> 1的整數(shù)；m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管，串聯(lián)二極管的目的是減少晶閘管的dV/dt。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組W。作為一種改進(jìn)，所述的換流變壓器采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器，或者采用各自獨(dú)立的m個(gè)單相變壓器；換流的方向是從每對(duì)上、下橋臂中的一個(gè)橋臂的晶閘管換到另一橋臂的二極管，換流變壓器所產(chǎn)生的換流電壓的方向需有助于這樣的換流。本實(shí)用新型還提供了一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括由半橋組成的逆變器；所述多相方波逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m 個(gè)半橋組成，111、11為> 1的整數(shù)；逆變器供電的直流電源具有能夠能提供中線電流的中線， 電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立的m相繞組接成星形接法，星形的中點(diǎn)與直流電源中線相接。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型可以克服現(xiàn)有變頻器的缺點(diǎn)，降低變頻器成本、減小體積、減少損耗、 簡(jiǎn)化線路。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。圖中，Ud,=斬波直流電源輸出的平均電壓， m、n是彡1的整數(shù)。圖2為一種直流斬波調(diào)壓器與逆變器組合的電路圖，多相方波逆變器由η級(jí)各自獨(dú)立的該組合組成。[0011]圖3為另一種直流斬波調(diào)壓器與逆變器組合的電路圖，多相方波斬波器由η級(jí)各自獨(dú)立的該組合組成。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理電路圖如圖1所示。當(dāng)輸入的直流電壓較高時(shí)，可以采用多個(gè)直流斬波調(diào)壓器。輸出直流電壓的波形為以Ud為幅值、占空比可調(diào)的高頻脈沖波ud。 將此直流電壓的+、_端輸入到由晶閘管組成的多相方波逆變器中，逆變器也由η級(jí)組成。本實(shí)用新型的具體實(shí)施例1 :本具體實(shí)施例的電路圖如圖2所示。每一級(jí)逆變器內(nèi)包含m相的可變頻的方波電壓發(fā)生器，每一相為單相全橋，包含兩對(duì)上、下四個(gè)橋臂。每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶間管又串聯(lián)了一個(gè)二極管。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組W。逆變器的換流過(guò)程如下當(dāng)?shù)谝患?jí)逆變器中al、bl…到ml的m相中某一相(譬如al相)需要從一組對(duì)角線橋臂(譬如左上、右下對(duì)角線)換流到另一組對(duì)角線橋臂(右上、左下對(duì)角線)時(shí)，首先關(guān)斷直流斬波調(diào)壓器的占空比調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)IGBT，使它的輸出直流電壓ud瞬時(shí)值為零。同時(shí)加上換流電壓脈沖AU(uWal)，每個(gè)換流電壓正脈沖為幅值 +5 IOv(以達(dá)到換流速度為準(zhǔn))、脈寬 晶閘管的標(biāo)定關(guān)斷時(shí)間約100μ s的波。正的uWal值代表Wal上的電壓極性為上正下負(fù)。AU的方向始終有助于換流。這些電壓通過(guò)換流變壓器的原邊加到圖二中的Wal付邊繞組上。在此脈沖AU作用下，只要斷開(kāi)Thai左上、Thai右下的觸發(fā)脈沖，Thai左上、Thai右下的電流就能換流到Dal左下、Dal右上，而且由于Dal 左上、Dal右下流過(guò)反向電流而使Thai左上、Thai右下承受反壓關(guān)斷，經(jīng)過(guò)晶閘管標(biāo)定關(guān)斷時(shí)間約100 μ s后，Thai左上、Thai右下已經(jīng)完全關(guān)斷，al橋的左上、右下橋臂電流已經(jīng)更換到了左下、右上橋臂。重新導(dǎo)通斬波調(diào)壓器的占空比調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)IGBT，其后加上Thai左下、Thai右上的開(kāi)通脈沖，待電動(dòng)機(jī)的al相電流反向時(shí)，Dal左下、Dal右上，的電流變?yōu)榱愣鳷hai左下、Thai右上的電流開(kāi)始上升。經(jīng)過(guò)180°后，類似地將通電橋臂再換回來(lái)。對(duì) bl、…、ml、各相也按次類似地進(jìn)行。m相的換流變壓器可以采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器。上述情況為第一級(jí)逆變器的工作情況。第2、…、η級(jí)逆變器的工作是相似的。而且η級(jí)逆變器多相換流脈沖電壓均可重疊加在每級(jí)逆變器的多相換流脈沖變壓器上。只當(dāng)某一級(jí)斬波調(diào)壓器的開(kāi)關(guān)IGBT斷開(kāi)時(shí)該級(jí)逆變器相應(yīng)的橋臂才會(huì)換流。其余各級(jí)斬波調(diào)壓器的IGBT沒(méi)有斷開(kāi)，微小的換流電壓(約5ν IOv)是不起作用的。上述換流變壓器每次工作時(shí)付邊脈沖電壓為約士5 10ν，付邊電流為每級(jí)逆變器一相橋臂的電流。它的容量和體積是不大的。本實(shí)用新型的具體實(shí)施例2 本具體實(shí)施例的電路圖如圖3所示。與具體實(shí)施例1相比，其區(qū)別在于，直流電源不僅輸出+、-端，而且輸出中端(即零線)，并允許流過(guò)一定的中線電流，逆變器m相改成半橋，每一相為半橋，包含上、下兩個(gè)橋臂，其余電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。方波電壓可以輸?shù)浇映尚切谓臃ǖ膍相電動(dòng)機(jī)繞組，繞組的中點(diǎn)(即星形的中點(diǎn))連接到直流電源的輸出中端。此時(shí)m相繞組只需引出m+1個(gè)端子，每相繞組電壓也比原來(lái)低。
權(quán)利要求1.一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，其特征在于，所述逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由 m個(gè)單相全橋組成，m、n為> 1的整數(shù)；所述的每級(jí)逆變器的m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管，在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相方波逆變器，其特征在于，所述的換流變壓器采用一只公共的m個(gè)鐵柱的多相變壓器，或者采用各自獨(dú)立的m個(gè)單相變壓器。
3.一種利用斬波器換流的由晶間管組成的多相方波逆變器，包括由半橋組成的逆變器；其特征在于，所述多相方波逆變器是η級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)半橋組成，m、η為> 1的整數(shù)；逆變器供電的直流電源具有能夠提供中線電流的中線，電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立的m相繞組接成星形接法，星形的中點(diǎn)與直流電源中線相接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電工類電力電子學(xué)科，旨在提供一種利用斬波器換流的由晶閘管組成的多相方波逆變器，包括逆變器和為其供電的斬波調(diào)壓的直流電源，所述逆變器是n級(jí)各自獨(dú)立的逆變器，每級(jí)逆變器均由m個(gè)單相全橋組成；m個(gè)單相全橋中的每個(gè)單相全橋均包含四個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由晶閘管和反并二極管組成，其中每個(gè)晶閘管又串聯(lián)了一個(gè)二極管。在每個(gè)單相全橋的每對(duì)上、下橋臂之間串接了一個(gè)換流變壓器的副邊繞組。本實(shí)用新型可以克服現(xiàn)有變頻器的缺點(diǎn)，降低變頻器成本、減小體積、減少損耗、簡(jiǎn)化線路。
文檔編號(hào)H02M7/515GK202190222SQ20112026035
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者汪槱生, 汪雋邁, 顧誠(chéng)誠(chéng) 申請(qǐng)人:汪槱生