專利名稱：一種大功率四象限變頻器及電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，特別涉及一種大功率四象限變頻器及電力變換裝置。
背景技術(shù)：
隨著國家的節(jié)能減排政策深入推動，電機作為大耗電設(shè)備，采用變頻調(diào)速的比例越來越高。但是，傳統(tǒng)的通用變頻器使用的是二極管不控整流技術(shù)，這種只能實現(xiàn)電能從電網(wǎng)向電機側(cè)流動的單向傳輸，而不具備能量回饋的功能，故節(jié)能效果不高效。另外，在一些大功率的應(yīng)用中，二極管整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染，嚴(yán)重的影響了電網(wǎng)的供電質(zhì)量。為了實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，在現(xiàn)有技術(shù)中一般采用四象限變頻器，其不僅可以實現(xiàn)能量在電網(wǎng)和電機之間雙向流動，還能增加節(jié)能效果，同時還可以調(diào)整變頻器的輸入功率因數(shù)，消除對電網(wǎng)的諧波污染，進(jìn)而讓變頻器真正成為“綠色產(chǎn)品”。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中一種大功率四象限變頻器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括整流部分301、逆變部分302、整流控制部分303以及逆變控制部分304。其中整流部分301和逆變部分302都是由多個功率單元305并聯(lián)組成，整流部分301的每個功率單元305都連接有交流電抗器306，而且，此系統(tǒng)的供電電源和整流部分301整體連接有一個輸入電抗器307，這樣使得現(xiàn)有技術(shù)中的大功率四象限變頻器系統(tǒng)體積大、成本高，另一方面，由于每個交流電抗器306、輸入電抗器307都是獨立安裝的，這樣使得系統(tǒng)的可維護(hù)性降低、不靈活。當(dāng)系統(tǒng)的功率需求發(fā)生改變時，功率單元305的個數(shù)需要改變，輸入電抗器307需要重新開發(fā)設(shè)計，加大了變頻器開發(fā)的難度。除此之外，目前現(xiàn)有技術(shù)中的大功率四象限變頻器系統(tǒng)都采用電氣連接，這種連接方式使得系統(tǒng)的連接復(fù)雜、抗電磁干擾性較弱、電氣損耗也較大，同時由于系統(tǒng)電信號傳輸存在較高時延而導(dǎo)致控制有延時。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供靈活性與實時性高且低損耗的大功率四象限變頻器及電力變換裝置。一種大功率四象限變頻器，包括整流模塊、逆變模塊以及控制模塊。整流模塊包括一個或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元，用于將從電網(wǎng)輸入的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，其中，所述整流單元包括相互連接的濾波單元以及功率單元，所述濾波單元用于對從電網(wǎng)輸入的交流信號進(jìn)行濾波，所述功率單元用于將經(jīng)過所述濾波單元濾波后的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號。逆變模塊通過直流母線與所述整流模塊相連，包括一個或兩個以上并聯(lián)連接的功率單元，用于將所述整流模塊輸出的直流信號轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流信號。控制模塊與所述整流模塊和所述逆變模塊連接，包括多個光模塊，所述光模塊通過光纖與所述整流模塊和所述逆變模塊中的功率單元連接，以控制所述整流模塊以及所述逆變模塊的工作，其 中，所述整流模塊和所述逆變模塊中的每一個功率單元均對應(yīng)連接一個光模塊。優(yōu)選的，所述整流模塊的功率單元與所述逆變模塊的功率單元相同，且所述功率單元均包括直流端與交流端，所述濾波單元包括輸入端與輸出端，其中，所述濾波單元的輸入端與所述電網(wǎng)相連以接收交流信號，所述濾波單元的輸出端與對應(yīng)的功率單元的交流端相連，所述對應(yīng)的功率單元的直流端與所述直流母線相連。優(yōu)選的，所述逆變模塊包括直流輸入端與交流輸出端，其中，所述逆變模塊的直流輸入端與所述直流母線連接，所述逆變模塊的交流輸出端用于輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的所述頻率可調(diào)的交流信號以驅(qū)動電機。優(yōu)選的，所述濾波單元包括多個網(wǎng)側(cè)電抗器以及多個整流側(cè)電抗器，其中，所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器分別與所述電網(wǎng)相連以接收交流信號，所述多個整流側(cè)電抗器的輸入端分別與所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器的輸出端連接，且所述多個整流側(cè)電抗器的輸出端與所述濾波單元相對應(yīng)的功率單元連接。優(yōu)選的，所述濾波單元還包括多個電容以及多個阻尼電阻，其中，所述多個電容按角形接線方式或星形接線方式連接，所述多個阻尼電阻的一端分別連接所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器的輸出端與所述多個整流側(cè)電抗器的輸入端之間的節(jié)點，所述多個阻尼電阻的另一端分別與按角形接線方式或星形接線方式連接的所述多個電容連接。優(yōu)選的，所述控制模塊包括整流控制子模塊以及逆變控制子模塊，整流控制子模塊，與所述整流模塊連接，用于控制所述整流模塊，包括多個光模塊，所述整流控制子模塊的光模塊通過光纖對應(yīng)連接整流模塊的每個功率單元；以及逆變控制子模塊，與所述逆變模塊連接，用于控制所述逆變模塊，包括多個光模塊，所述逆變控制子模塊的光模塊通過光纖對應(yīng)連接逆變模塊的每個功率單元。一種電力變換裝置，包括上述的任意一種大功率四象限變頻器以及電機。優(yōu)選的，所述電力變換裝置包括多個整流模塊以及一個或者多個逆變模塊，所述一個或者多個逆變模塊的交流輸出端相連接以共同作用于所述電機。優(yōu)選的，所述控制模塊包括多個整流控制子模塊以及一個或者多個逆變控制子模塊，所述整流控制子模塊的數(shù)目與所述整流模塊的數(shù)目相同并均通過光纖相連，所述逆變控制子模塊的數(shù)目與所述逆變模塊的數(shù)目相同并均通過光纖相連。優(yōu)選的，所述整流控制子模塊還包括并機光模塊，所述并機光模塊用于通過光纖與其它整流控制子模塊的并機光模塊或光模塊連接。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案中，整流模塊由一個整流單元或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元組成，整流單元由濾波單元以及功率單元組成，由于濾波單元與功率單元對應(yīng)設(shè)置，且濾波單元直接與交流信號連接，當(dāng)系統(tǒng)的功率需求改變時，通過簡單的加入整流單元或減少整流單元便可以改變大功率四象限變頻器的功率，無需對電抗器重新開發(fā)設(shè)計，使大功率四象限變頻器使用更加靈活，用多個體積小的濾波單元代替大功率輸入電抗器，使變頻器體積減小，并且利用光纖連接，使系統(tǒng)的連接更加簡單，損耗大大的降低，并且增強系統(tǒng)抗電磁干擾的性能，使控制信號的傳輸速度更快，減少延時，同時也減輕了變頻器的重量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中一種大功率四象限變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中一種大功率四象限變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中濾波單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中整流模塊以及對應(yīng)的整流控制子模塊的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中控制子模塊與功率單元的部分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例中一種電力變換裝置第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例中一種電力變換裝置第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中一種電力變換裝置第四實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例提供一種大功率四象限變頻器及電力變換裝置。下面分別進(jìn)行詳細(xì)說明。請參閱圖2，為本發(fā)明實施例中一種大功率四象限變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖，且本發(fā)明實施例中的一種電力變換裝置第一實施例包括圖2所示的大功率四象限變頻器結(jié)構(gòu)。如圖2所示的本發(fā)明實施例中的大功率四象限變頻器第一實施例的結(jié)構(gòu)包括整流模塊11、逆變模塊12以及控制模塊16。整流模塊11具有交流輸入端以及直流輸出端，其中，整流模塊11的交流輸入端與電網(wǎng)連接，整流模塊11的直流輸出端通過直流母線與逆變模塊12連接。整流模塊11用于將從電網(wǎng)輸入的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號并輸出給逆變模塊12，整流模塊11包括一個整流單元110或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元110，本實施例中為四個并聯(lián)連接的整流單元110，其中，整流單元110包括互相連接的濾波單元1101以及功率單元1102。功率單元1102具有直流端以及交流端，功率單元1102的直流端與直流母線連接，濾波單元1101的輸入端與電網(wǎng)相連以接收交流信號，濾波單元1101的輸出端與功率單元1102的交流端相連。濾波單元1101用于對從電網(wǎng)輸入的交流信號進(jìn)行濾波，功率單元1102用于將經(jīng)過濾波單元1101濾波后的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號并輸出到直流端，濾波單元1101與功率單元1102對應(yīng)設(shè)置，每個功率單元1102對應(yīng)連接有一個濾波單元1101，濾波單元1101可以由多個電抗器構(gòu)成，以減少因交流信號幅值過大而對大功率四象限變頻器的沖擊，以及限制進(jìn)入功率單元1102的電流，對輸入的交流信號進(jìn)行濾波。逆變模塊12具有直流輸入端以及交流輸出端，其中逆變模塊12的直流輸入端通過直流母線與整流模塊11相連。逆變模塊12用于將整流模塊11輸出的直流信號轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流信號，并通過逆變模塊12的交流輸出端輸出到電機15，逆變模塊12包括一個功率單元1102或兩個以上并聯(lián)連接的功率單元1102。逆變模塊12的功率單元1102與整流單元11的功率單元1102結(jié)構(gòu)相同，都具有直流端以及交流端，逆變模塊12的功率單元1102的直流端與直流母線連接，逆變模塊12的功率單元1102的交流端與逆變模塊12的交流輸出端連接，用于輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的頻率可調(diào)的交流信號以驅(qū)動電機15。控制模塊16與整流模塊11和逆變模塊12連接，用于控制整流模塊11以及逆變模塊12。控制模塊16包括多個光模塊，其中的光模塊通過光纖與整流模塊11和逆變模塊12中的功率單元連接，以控制整流模塊11以及逆變模塊12的工作，其中，整流模塊11和逆變模塊12中的每一個功率單元均通過光纖對應(yīng)連接一個光模塊，控制模塊16向整流模塊11和逆變模塊12中的功率單元發(fā)出命令后，功率單元在非常短的時間內(nèi)便可以接收到該命令，進(jìn)而減少了延時，使本發(fā)明的大功率四象限變頻器以及電力變換裝置的實時性更高。進(jìn)一步的，控制模塊16包括整流控制子模塊13以及逆變控制子模塊14。
其中，整流控制子模塊13與整流模塊11連接，用于控制整流模塊11，包括一個或多個光模塊161，整流控制子模塊13的光模塊161通過光纖對應(yīng)的連接整流模塊11的每個功率單元1102，即整流模塊11的每個功率單元1102均對應(yīng)連接一個整流控制子模塊13的光模塊161，具體的，整流控制子模塊13包括多個光模塊161，整流控制子模塊13的每個光模塊161通過光纖對應(yīng)與整流模塊11的每個功率單元1102連接，整流控制子模塊13分別對每個整流模塊11的功率單元1102進(jìn)行控制，包括控制功率單元1102開始工作，結(jié)束工作以及輸出功率的大小等。逆變控制子模塊14與逆變模塊12連接，用于控制逆變模塊12的工作，包括一個或多個光模塊161，逆變控制子模塊14的光模塊161通過光纖對應(yīng)的連接逆變模塊12的每個功率單元1102，即逆變模塊12的每個功率單元1102均對應(yīng)連接一個逆變控制子模塊14的光模塊161，具體的，逆變控制子模塊14包括多個光模塊161，逆變控制子模塊14的光模塊161通過光纖對應(yīng)與逆變模塊12的每個功率單元1102連接，逆變控制子模塊14分別對每個逆變模塊12的功率單元1102進(jìn)行控制，包括控制功率單元1102開始工作，結(jié)束工作以及輸出功率的大小等。進(jìn)一步的，整流模塊11包括三個以上的整流單元110，本實施例中，整流模塊11包括四個整流單元110。本實施例提供的技術(shù)方案中，整流模塊11由一個或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元110組成，整流單元110由濾波單元1101以及功率單元1102組成，由于濾波單元1101與功率單元1102對應(yīng)設(shè)置，且濾波單元1101直接與交流信號連接，當(dāng)系統(tǒng)的功率需求改變時，通過簡單的加入整流單元110或減少整流單元110便可以改變大功率四象限變頻器的功率，無需對電抗器重新開發(fā)設(shè)計，使大功率四象限變頻器使用更加靈活，同時降低了開發(fā)周期，減少了開發(fā)成本。整流控制子模塊13和逆變控制子模塊14分別對應(yīng)的控制每一個整流模塊11和逆變模塊12的功率單元1102，使得當(dāng)有功率單元發(fā)生故障時，其他功率單元可以正常運行，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，用多個體積小的濾波單元1101代替大功率輸入電抗器，使變頻器體積減小。同時，通過在整流控制子模塊13和逆變控制子模塊14的內(nèi)部設(shè)置一個或者多個光模塊161，通過光纖將整流模塊11與控制模塊16連接起來，這樣控制模塊16能夠快速的將控制命令發(fā)送給整流模塊11以及逆變模塊12，利用光纖連接，使整個系統(tǒng)的連接更加簡單，損耗大大的降低，并且增強系統(tǒng)抗電磁干擾的性能，使控制信號的傳輸速度更快，減少延時，同時也減輕了大功率四象限變頻器的重量。請參閱圖3，為本發(fā)明實施例中濾波單元1101的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示濾波單元1101包括多個網(wǎng)側(cè)電抗器20、多個整流側(cè)電抗器23、多個電容21以及多個阻尼電阻22。
其中，多個網(wǎng)側(cè)電抗器20分別與電網(wǎng)相連以接收交流信號，本實施例中，網(wǎng)側(cè)的交流信號輸出為三相接口，進(jìn)一步的，網(wǎng)側(cè)電抗器20為三個，分別與網(wǎng)側(cè)的三相接口連接。多個整流側(cè)電抗器23的輸入端分別與多個網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端連接，且多個整流側(cè)電抗器23的輸出端與濾波單元1101相對應(yīng)的功率單元1102連接，進(jìn)一步的，整流側(cè)電抗器23為三個，分別對應(yīng)連接一個網(wǎng)側(cè)電抗器20，網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端與整流側(cè)電抗器23的輸入端之間，均具有用于與阻尼電阻22連接的節(jié)點，本實施例中，三個網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端與三個整流側(cè)電抗器23的輸入端之間共有三個節(jié)點。多個電容21按角形接線方式或星形接線方式連接。本實施例中，電容21為三個，則按三角形接線方式連接，且每相鄰兩個電容21之間具有用于與阻尼電阻22連接的端點，進(jìn)一步的，如果電容21為四個，則按四角形接線方式連接。在其它實施例中，電容21還可按星形接線方式連接，即所有電容21的一端連接在同一點上，另一端用于與阻尼電阻22連接。多個阻尼電阻22的一端分別連接多個網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端與多個整流側(cè)電抗器23的輸入端之間的節(jié)點，多個阻尼電阻的另一端分別與按角形接線方式或星形接線方式連接的多個電容21連接。本實施例中，電容21按三角形接線方式連接，阻尼電阻22有三個，三個阻尼電阻22的一端分別連接在與網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端與整流側(cè)電抗器的輸入端之間的三個節(jié)點上，三個阻尼電阻22的另一端分別與相鄰兩個電容21之間的端點連接。在其它實施例中，三個電容21若按星形接線方式連接，三個阻尼電阻22的一端分別連接在與網(wǎng)側(cè)電抗器20的輸出端與整流側(cè)電抗器的輸入端之間的三個節(jié)點上，且所有電容21的一端連接在同一點上，所有電容21的另一端分別與三個阻尼電阻22的另一端連接。本實施例中，阻尼電阻22能夠有效吸收交流信號的諧波部分，使交流信號的幅值能得到很好的抑制，有效的減少了交流信號的諧振，從而使電流的諧波畸變率大幅度減小，降低了在工作時對電網(wǎng)的諧波污染，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，提高了電能的品質(zhì)。請參閱圖4，為本發(fā)明實施例中整流模塊11以及對應(yīng)的整流控制子模塊13的部分結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2中整流模塊11包括4個并聯(lián)的整流單元110，而在本圖4中，由于原理是相同的則僅畫出其中的3個并聯(lián)的整流單元110以示說明。整流模塊11用于將從電網(wǎng)輸入的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，并輸出到直流母線，整流模塊11包括一個整流單元110或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元110，本實施例中以三個并聯(lián)連接的整流單元110以示說明。整流單元110包括互相連接的濾波單元1101以及功率單元1102。功率單元1102具有直流端以及交流端，其中，濾波單元1101的輸入端與電網(wǎng)相連以接收交流信號，濾波單元1101的輸出端與功率單元1102的交流端相連，功率單元1102的直流端與直流母線連接。濾波單元1101用于對從電網(wǎng)輸入的交流信號進(jìn)行濾波，功率單元1102用于將經(jīng)過濾波單元1101濾波后的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號并輸出到直流端，濾波單元1101與功率單元1102對應(yīng)設(shè)置，每個功率單元1102對應(yīng)連接有一個濾波單元1101，濾波單元1101可以由多個電抗器構(gòu)成，減少交流信號因幅值過大而對大功率四象限變頻器造成的沖擊，以及限制進(jìn)入功率單元1102的電流，對輸入的交流信號進(jìn)行濾波。
整流控制子模塊13與整流模塊11連接，用于控制整流模塊11，包括一個或多個光模塊161，本實施例中以包括三個光模塊161為例以示說明。整流控制子模塊13的光模塊161通過光纖對應(yīng)連接整流模塊11的每個功率單元1102，即整流模塊11的每個功率單元1102均對應(yīng)連接一個整流控制子模塊13的光模塊161，具體的，整流控制子模塊13包括三個光模塊161，整流控制子模塊13的每個光模塊161通過光纖對應(yīng)與整流模塊11的每個功率單元1102連接，整流控制子模塊13分別對每個整流模塊11的功率單元1102進(jìn)行控制，包括控制功率單元1102開始工作，結(jié)束工作以及輸出功率的大小等。整流單元110根據(jù)變頻器的功率要求設(shè)置，當(dāng)變頻器需要加大功率時，僅需加入相應(yīng)功率的整流單元110，并與已安裝的整流單元110并聯(lián)設(shè)置。整流控制子模塊13的光模塊161與新增加的整流單元110中的功率單元1102通過光纖連接，使整流控制子模塊13能夠?qū)π略黾拥墓β蕟卧?102進(jìn)行控制。本實施例中，當(dāng)系統(tǒng)的功率需求改變時，通過簡單的加入整流單元110或減少整流單元110便可以改變大功率四象限變頻器的功率，無需對電抗器重新開發(fā)設(shè)計，使大功率四象限變頻器使用更加靈活。 請參閱圖5，為本發(fā)明實施例中控制子模塊與功率單元1102的部分結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，控制子模塊主要是整流控制子模塊13與逆變控制子模塊14。功率單元1102進(jìn)一步包括控制電路50，其中，控制電路50包括功率光模塊501、功率FPGA電路503以及功率DSP電路504，控制電路50用于通過光纖與光模塊161進(jìn)行通信并執(zhí)行光模塊161發(fā)來的命令，功率光模塊501與光模塊161通過光纖連接，用于通過光纖與光模塊161進(jìn)行通信?？刂颇K16的整流控制子模塊13與整流模塊11連接，進(jìn)一步的，整流控制子模塊13包括多個光模塊161、并機光模塊132、整流FPGA電路133以及整流DSP電路134。光模塊161與整流模塊11的功率單元1101的功率光模塊501通過光纖連接，用于與功率光模塊501進(jìn)行通信。并機光模塊132用于通過光纖與其他整流控制子模塊13連接，使系統(tǒng)可以在傳輸距離較長的場景下通過連接在一起的兩個整流控制子模塊13同時控制多個整流模塊11，在具體的場景下，若系統(tǒng)有兩個整流控制子模塊13，其中一個整流控制子模塊13的并機光模塊132與另一個整流控制子模塊13的并機光模塊132或光模塊161通過光纖連接，并通過并機光模塊132控制與另一個整流控制子模塊13連接的功率單元1102?？刂颇K16的逆變控制子模塊14與逆變模塊12連接，進(jìn)一步的，逆變控制子模塊14包括多個光模塊161、并機光模塊132、逆變FPGA電路143以及逆變DSP電路144，光模塊161與逆變模塊12的功率單元1101的功率光模塊501通過光纖連接，用于與功率光模塊501進(jìn)行通信。并機光模塊132用于通過光纖與其他逆變控制子模塊14連接，使系統(tǒng)可以在傳輸距離較長的場景下通過連接在一起的兩個逆變控制子模塊14同時控制多個逆變模塊12，在具體的場景下，若系統(tǒng)有兩個逆變控制子模塊14，其中一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132與另一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132或光模塊161通過光纖連接，并通過并機光模塊132控制與另一個整流控制子模塊13連接的功率單元1102。本實施例中，由于功率單元1102有獨立的光模塊161對其進(jìn)行控制，且與光模塊161采用光纖連接，保證了系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)一個功率單元1102出現(xiàn)故障時，其他功率單元可以正常運行，并且，由于大功率四象限變頻器的總功率大小只與功率單元1102的個數(shù)有關(guān)，很好的提升了器件和部件的復(fù)用率，方便維護(hù)，減少了維護(hù)成本。請參閱圖6，為本發(fā)明實施例中電力變換裝置第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，電力變換裝置包括多個整流模塊11、多個逆變模塊12、多個整流控制子模塊13、多個逆變控制子模塊14以及電機15。
本實施例中，一個整流模塊11對應(yīng)連接一個逆變模塊12，多個逆變模塊12的交流輸出端相連接以共同作用于同一電機15。多個整流控制子模塊13以及多個逆變控制子模塊14共同形成控制模塊16，整流控制子模塊13的數(shù)目與整流模塊11的數(shù)目相同并均通過光纖相連，逆變控制子模塊14的數(shù)目與逆變模塊12的數(shù)目相同并均通過光纖相連。舉例來說，若電力變換裝置包括兩個整流模塊11以及兩個逆變模塊12，每個整流模塊11對應(yīng)連接一個逆變模塊12，兩個逆變模塊12的交流輸出端相連接以共同作用與同一電機15，控制模塊16包括兩個整流控制子模塊13以及兩個逆變控制子模塊14，每個整流控制子模塊13分別對應(yīng)一個整流模塊11，每個逆變控制子模塊14分別對應(yīng)一個逆變模塊12，整流控制子模塊13以及逆變控制子模塊14均包括并機光模塊132以及多個光模塊161，其中并機光模塊132用于通過光纖與其它整流控制子模塊13或逆變控制子模塊14的并機光模塊132或光模塊161連接。本實施例中，一個整流控制子模塊13的并機光模塊132與另一個整流控制子模塊13的并機光模塊132通過光纖連接，一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132與另一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132通過光纖連接，使系統(tǒng)可以在傳輸距離較長的場景下通過連接在一起的兩個整流控制子模塊13同時控制兩個整流模塊11，并通過并機擴大了大功率四象限變頻器的容量。本實施例通過多個整流模塊以及逆變模塊的并聯(lián)，以及通過并機光模塊132的光纖連接從而實現(xiàn)大功率需求且長距離傳輸，用光纖連接保證了控制模塊16的實時性，同時使系統(tǒng)的連接更加簡單，損耗大大的降低，并且增強系統(tǒng)抗電磁干擾的性能，使控制信號的傳輸速度更快，減少延時。請參閱圖7，為本發(fā)明實施例中電力變換裝置第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，電力變換裝置包括多個整流模塊11、一個逆變模塊12、多個整流控制子模塊13、一個逆變控制子模塊14以及電機15。本實施例中，多個整流模塊11的直流輸出端通過直流母線相連接，并均連接到同一個逆變模塊12。以本實施例中的電力變換裝置包括兩個整流模塊11以及一個逆變模塊12為例進(jìn)行說明，兩個整流模塊11的直流輸出端通過直流母線相連接，并均與逆變模塊12的直流輸入端連接。兩個整流控制子模塊13與一個逆變控制子模塊14共同形成控制模塊16，其中，兩個整流控制子模塊13分別對應(yīng)兩個整流模塊11，整流控制子模塊13包括多個光模塊161以及并機光模塊132，并機光模塊132用于通過光纖與其它整流控制子模塊13的并機光模塊132或光模塊161連接。本實施例中，一個整流控制子模塊13的并機光模塊132與其他整流控制子模塊13的并機光模塊132通過光纖連接，使系統(tǒng)可以在傳輸距離較長的場景下通過連接在一起的兩個整流控制子模塊13同時控制兩個整流模塊11，并通過并機擴大了大功率四象限變頻器的容量。本實施例為大功率需求以及長距離傳輸?shù)奶娲桨福霉饫w連接保證了控制模塊16的實時性，同時使系統(tǒng)的連接更加簡單，損耗大大的降低，并且增強系統(tǒng)抗電磁干擾的性能，使控制信號的傳輸速度更快，減少延時。請參閱圖8，為本發(fā)明實施例中電力變換裝置第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所 示，電力變換裝置包括多個整流模塊11、多個逆變模塊12、多個整流控制子模塊13、多個逆變控制子模塊14以及電機15。
本實施例中，一個整流模塊11對應(yīng)連接一個逆變模塊12，多個逆變模塊12的交流輸出端相連接以共同作用于同一電機15。多個整流控制子模塊13以及多個逆變控制子模塊14共同形成控制模塊16。整流控制子模塊13的數(shù)目與整流模塊11的數(shù)目相同并均通過光纖相連，逆變控制子模塊14的數(shù)目與逆變模塊12的數(shù)目相同并均通過光纖相連。舉例來說，若電力變換裝置包括兩個整流模塊11以及兩個逆變模塊12，每個整流模塊11對應(yīng)連接一個逆變模塊12，兩個逆變模塊12的交流輸出端相連接以共同作用與同一電機15，控制模塊16包括兩個整流控制子模塊13以及兩個逆變控制子模塊14，每個整流控制子模塊13分別對應(yīng)一個整流模塊11，每個逆變控制子模塊14分別對應(yīng)一個逆變模塊12，整流控制子模塊13以及逆變控制子模塊14均包括并機光模塊132以及多個光模塊161，其中并機光模塊132用于通過光纖與其它整流控制子模塊13或逆變控制子模塊14的 并機光模塊132或光模塊161連接。本實施例中，一個整流控制子模塊13的并機光模塊132與另一個整流控制子模塊13的光模塊161通過光纖連接，一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132與另一個逆變控制子模塊14的并機光模塊132通過光纖連接，使系統(tǒng)可以在傳輸距離較長的場景下通過連接在一起的兩個整流控制子模塊13同時控制兩個整流模塊11，并通過并機擴大了大功率四象限變頻器的容量。本實施例通過多個整流模塊以及逆變模塊的并聯(lián)，以及通過并機光模塊132的光纖連接從而實現(xiàn)大功率需求且長距離傳輸，用光纖連接保證了控制模塊16的實時性，同時使系統(tǒng)的連接更加簡單，損耗大大的降低，并且增強系統(tǒng)抗電磁干擾的性能，使控制信號的傳輸速度更快，減少延時。以上對本發(fā)明實施例所提供的一種大功率四象限變頻器及電力變換裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.ー種大功率四象限變頻器，其特征在于，包括 整流模塊，包括ー個或兩個以上并聯(lián)連接的整流単元，用于將從電網(wǎng)輸入的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，其中，所述整流単元包括相互連接的濾波單元以及功率単元，所述濾波單元用于對從電網(wǎng)輸入的交流信號進(jìn)行濾波，所述功率単元用于將經(jīng)過所述濾波單元濾波后的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號； 逆變模塊，通過直流母線與所述整流模塊相連，包括ー個或兩個以上并聯(lián)連接的功率単元，用于將所述整流模塊輸出的直流信號轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流信號； 控制模塊，與所述整流模塊和所述逆變模塊連接，包括多個光模塊，所述光模塊通過光纖與所述整流模塊和所述逆變模塊中的功率單元連接，以控制所述整流模塊以及所述逆變模塊的工作，其中，所述整流模塊和所述逆變模塊中的每ー個功率単元均對應(yīng)連接ー個光模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率四象限變頻器，其特征在于，所述整流模塊的功率單·元與所述逆變模塊的功率単元相同，且所述功率単元均包括直流端與交流端，所述濾波單元包括輸入端與輸出端，其中，所述濾波単元的輸入端與所述電網(wǎng)相連以接收交流信號，所述濾波單元的輸出端與對應(yīng)的功率單元的交流端相連，所述對應(yīng)的功率單元的直流端與所述直流母線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率四象限變頻器，其特征在于，所述逆變模塊包括直流輸入端與交流輸出端，其中，所述逆變模塊的直流輸入端與所述直流母線連接，所述逆變模塊的交流輸出端用于輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的所述頻率可調(diào)的交流信號以驅(qū)動電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率四象限變頻器，其特征在于，所述濾波単元包括多個網(wǎng)側(cè)電抗器以及多個整流側(cè)電抗器，其中，所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器分別與所述電網(wǎng)相連以接收交流信號，所述多個整流側(cè)電抗器的輸入端分別與所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器的輸出端連接，且所述多個整流側(cè)電抗器的輸出端與所述濾波単元相對應(yīng)的功率單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率四象限變頻器，其特征在于，所述濾波單元還包括多個電容以及多個阻尼電阻，其中，所述多個電容按角形接線方式或星形接線方式連接，所述多個阻尼電阻的一端分別連接所述多個網(wǎng)側(cè)電抗器的輸出端與所述多個整流側(cè)電抗器的輸入端之間的節(jié)點，所述多個阻尼電阻的另一端分別與按角形接線方式或星形接線方式連接的所述多個電容連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率四象限變頻器，其特征在于，所述控制模塊包括 整流控制子模塊，與所述整流模塊連接，用于控制所述整流模塊，包括多個光模塊，所述整流控制子模塊的光模塊通過光纖對應(yīng)連接整流模塊的每個功率単元；以及 逆變控制子模塊，與所述逆變模塊連接，用于控制所述逆變模塊，包括多個光模塊，所述逆變控制子模塊的光模塊通過光纖對應(yīng)連接逆變模塊的每個功率単元。
7.ー種電カ變換裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求I至6所述的任意ー種大功率四象限變頻器以及電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電カ變換裝置，其特征在于，所述電カ變換裝置包括多個整流模塊以及一個或者多個逆變模塊，所述ー個或者多個逆變模塊的交流輸出端相連接以共同作用于所述電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電カ變換裝置，其特征在于，所述控制模塊包括多個整流控制子模塊以及一個或者多個逆變控制子模塊，所述整流控制子模塊的數(shù)目與所述整流模塊的數(shù)目相同并均通過光纖相連，所述逆變控制子模塊的數(shù)目與所述逆變模塊的數(shù)目相同并均通過光纖相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電カ變換裝置，其特征在于，所述整流控制子模塊還包括并機光模塊，所述并機光模塊用于通過光纖與其它整流控制子模塊的并機光模塊或光模塊連接。
全文摘要
一種大功率四象限變頻器包括整流模塊、逆變模塊及控制模塊。整流模塊包括一個或兩個以上并聯(lián)連接的整流單元，其中，整流單元包括相互連接的濾波單元以及功率單元。逆變模塊通過直流母線與整流模塊相連，包括一個或兩個以上并聯(lián)連接的功率單元。控制模塊包括多個光模塊，光模塊通過光纖與整流模塊和逆變模塊中的功率單元連接，以控制整流模塊以及逆變模塊的工作，其中，整流模塊和逆變模塊中的每一個功率單元均對應(yīng)連接一個光模塊。本發(fā)明還公開了一種電力變換裝置。本發(fā)明實施例所公開的一種大功率四象限變頻器及電力變換裝置具有靈活性高及實時性高的優(yōu)點。
文檔編號H02M1/12GK102710145SQ201210203140
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者吳建安, 梁敏 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司