本實(shí)用新型涉及一種逆變器，具體涉及一種逆變器功率堆棧，屬于逆變器結(jié)構(gòu)部件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420283871.4的專利“一種三電平變頻器水冷散熱結(jié)構(gòu)”雖然涉及一種大功率電氣控制傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品，但原方案整體結(jié)構(gòu)在空間體積利用上比較低；整體結(jié)構(gòu)布局比較不合理；內(nèi)部各組成部分未實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)；母線電磁干擾較大；后期安裝維護(hù)比較困難，因此，迫切的需要一種新的方案解決該技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種逆變器功率堆棧，該系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)更加緊湊，有效的減少電磁干擾等不利因素對(duì)系統(tǒng)造成的影響，能夠更加快捷的實(shí)現(xiàn)快速安裝維護(hù)，功率堆棧機(jī)芯各組件模塊化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下，一種逆變器功率堆棧，其特征在于，所述逆變器功率堆棧包括三套功率單元、一套輸出濾波器單元、一套直流母線電壓濾波單元、一套低壓控制單元、一臺(tái)機(jī)芯框架、一組外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管，其中：所述三套功率單元均布安裝在機(jī)芯框架前側(cè)，直流側(cè)與直流母線電壓濾波單元連接，交流側(cè)經(jīng)輸出濾波器單元連接外部負(fù)載設(shè)備；所述輸出濾波器單元安裝在機(jī)芯框架的下側(cè)；所述直流母線電壓濾波單元安裝在機(jī)芯框架后側(cè)，所述低壓控制單元安裝在機(jī)芯框架頂部，為系統(tǒng)提供邏輯控制；所述外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管安裝在機(jī)芯框架前側(cè)下部位置，連接功率單元及輸出濾波器單元。所述三套功率單元、輸出濾波器單元、直流母線電壓濾波單元、低壓控制單元、外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管通過(guò)螺栓、導(dǎo)軌連接方式固定安裝在機(jī)芯框架相應(yīng)位置。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述三套功率單元采用二極管箝位式三電平拓?fù)湓頌榛A(chǔ)設(shè)計(jì)的單元結(jié)構(gòu)；所述功率單元內(nèi)部安裝一塊水冷板，在水冷板兩側(cè)均布四個(gè)IGBT、二個(gè)二極管功率模塊，在功率模塊上安裝交流疊層母線，下部交流側(cè)連接交流進(jìn)出母線；水冷板為防水密封結(jié)構(gòu)，外部水循環(huán)系統(tǒng)冷卻液經(jīng)過(guò)水冷板與 IGBT、二極管功率器件進(jìn)行熱交換達(dá)到功率器件散熱需求。所述功率單元采用二極管箝位式三電平拓?fù)?，逆變器輸出電壓du/dt大大降低，等效開(kāi)關(guān)頻率相比于兩電平提高一倍（從功率器件平均開(kāi)關(guān)損耗和輸出電壓畸變率角度），降低了功率器件開(kāi)關(guān)應(yīng)力，同時(shí)減小了對(duì)電機(jī)的慢性損壞。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述機(jī)芯框架采用C型材，在保證框架強(qiáng)度的基礎(chǔ)上整體空間利用率更高。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述直流母線電壓濾波單元由低電感直流疊層母線及電阻、電容等組成，由多個(gè)電容并聯(lián)形成兩組電容組分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，平穩(wěn)系統(tǒng)電壓；2個(gè)電阻分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，在系統(tǒng)停機(jī)后，快速釋放電容組內(nèi)儲(chǔ)存的電能，杜絕系統(tǒng)內(nèi)殘存電能對(duì)維護(hù)人員造成傷害。而直流疊層母線采用硫化工藝，具有疊層母線低電感性能的同時(shí)，提高了母線絕緣、防塵性能。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述輸出濾波器單元選擇LC濾波方式。對(duì)于“變頻器--長(zhǎng)電纜--電機(jī)”系統(tǒng)，變頻器輸出的PWM波在變頻器和電機(jī)之間的電纜上傳輸，必須充分考慮到長(zhǎng)距離電纜造成的電壓反射現(xiàn)象，以及電壓反射現(xiàn)象帶來(lái)的危害。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述三套功率單元交流疊層母線直流側(cè)直接與直流母線電壓濾波單元直流母線正、零、負(fù)端連接，減少二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素；所述功率單元交流進(jìn)出母線輸出側(cè)經(jīng)過(guò)輸出濾波器單元連接外部負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可控的交流輸出。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述低壓控制單元由變頻器主控板、電源模組、電壓傳感器等元器件組成，通過(guò)特定的程序?qū)崿F(xiàn)逆變器功率堆棧的自動(dòng)化邏輯控制。變頻器主控板全數(shù)字變頻矢量控制器采用“DSP+FPGA”結(jié)構(gòu)，以32位數(shù)字信號(hào)處理器為核心，實(shí)現(xiàn)：速度閉環(huán)控制、單位功率因數(shù)控制、變頻矢量控制、電流閉環(huán)控制，故障診斷等功能；另外在三電平結(jié)構(gòu)逆變系統(tǒng)中，鑒于三電平SVPWM控制方式比SPWM控制方式具有更高的直流電壓利用率，可有效減小無(wú)源器件的尺寸，現(xiàn)已成為變頻器調(diào)制算法的首選。而三電平變頻器自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致其SVPWM調(diào)制算法也比兩電平要復(fù)雜得多。為了兼顧控制器性能及提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化的SVPWM調(diào)制算法。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下：1）整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，該方案可以實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立運(yùn)行、穩(wěn)定可靠、功能完整的直-交轉(zhuǎn)換功能的逆變器；2）該方案實(shí)現(xiàn)快速安裝維護(hù)、功率堆棧機(jī)芯模塊化，3）該技術(shù)方案中功率單元采用二極管箝位式三電平拓?fù)?，逆變器輸出電壓du/dt大大降低，等效開(kāi)關(guān)頻率相比于兩電平提高一倍（從功率器件平均開(kāi)關(guān)損耗和輸出電壓畸變率角度），降低了功率器件開(kāi)關(guān)應(yīng)力，同時(shí)減小了對(duì)電機(jī)的慢性損壞。4）直流母線電壓濾波單元由低電感直流疊層母線及電阻、電容等組成，由多個(gè)電容并聯(lián)形成兩組電容組分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，平穩(wěn)系統(tǒng)電壓；2個(gè)電阻分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，在系統(tǒng)停機(jī)后，快速釋放電容組內(nèi)儲(chǔ)存的電能，杜絕系統(tǒng)內(nèi)殘存電能對(duì)維護(hù)人員造成傷害。而直流疊層母線采用硫化工藝，具有疊層母線低電感性能的同時(shí)，提高了母線絕緣、防塵性能。5）輸出濾波器單元選擇LC濾波方式，對(duì)于“變頻器--長(zhǎng)電纜--電機(jī)”系統(tǒng)，變頻器輸出的PWM波在變頻器和電機(jī)之間的電纜上傳輸，必須充分考慮到長(zhǎng)距離電纜造成的電壓反射現(xiàn)象，以及電壓反射現(xiàn)象帶來(lái)的危害。為此輸出濾波器單元202選擇LC方式濾波器。6）三套功率單元201交流疊層母線直流側(cè)直接與直流母線電壓濾波單元直流母線正、零、負(fù)端連接，減少二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素。功率單元輸出側(cè)經(jīng)過(guò)輸出濾波器單元連接外部負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可控的交流輸出，輸出濾波器單元安裝在強(qiáng)冷風(fēng)道內(nèi)。7）變頻器主控板全數(shù)字變頻矢量控制器采用“DSP+FPGA”結(jié)構(gòu)，以32位數(shù)字信號(hào)處理器為核心，實(shí)現(xiàn)：速度閉環(huán)控制、單位功率因數(shù)控制、變頻矢量控制、電流閉環(huán)控制，故障診斷等功能；另外在三電平結(jié)構(gòu)逆變系統(tǒng)中，鑒于三電平SVPWM控制方式比SPWM控制方式具有更高的直流電壓利用率，可有效減小無(wú)源器件的尺寸，現(xiàn)已成為變頻器調(diào)制算法的首選。而三電平變頻器自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致其SVPWM調(diào)制算法也比兩電平要復(fù)雜得多。為了兼顧控制器性能及提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化的SVPWM調(diào)制算法。逆變器功率堆?？梢詫?shí)現(xiàn)具有獨(dú)立運(yùn)行、穩(wěn)定可靠、功能完整的直-交轉(zhuǎn)換功能的逆變器。在空間體積利用上設(shè)計(jì)更加合理、緊湊，能夠有效的實(shí)現(xiàn)快速安裝維護(hù)、功率堆棧模塊機(jī)芯化。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為功率單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：201、三套功率單元，202、輸出濾波器單元，203、直流母線電壓濾波單元，204、低壓控制單元，205、機(jī)芯框架。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述和介紹。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1，一種逆變器功率堆棧，所述逆變器功率堆棧包括三套功率單元201、一套輸出濾波器單元202、一套直流母線電壓濾波單元203、一套低壓控制單元204、一臺(tái)機(jī)芯框架205、一組外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管，其中：所述三套功率單元201均布安裝在機(jī)芯框架前側(cè)，直流側(cè)與直流母線電壓濾波單元203連接，交流側(cè)經(jīng)輸出濾波器單元202連接外部負(fù)載設(shè)備；所述輸出濾波器單元202安裝在機(jī)芯框架205的下側(cè)；所述直流母線電壓濾波單元203安裝在機(jī)芯框架205后側(cè)，所述低壓控制單元204安裝在機(jī)芯框架205頂部，為系統(tǒng)提供邏輯控制；所述外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管安裝在機(jī)芯框架前側(cè)下部位置，連接功率單元201及輸出濾波器單元202。該逆變器功率堆棧在空間體積利用上結(jié)構(gòu)更加緊湊，有效的減少電磁干擾等不利因素對(duì)系統(tǒng)造成的影響，能夠更加快捷的實(shí)現(xiàn)快速安裝維護(hù)，功率堆棧機(jī)芯各組件模塊化；實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立運(yùn)行、穩(wěn)定可靠、功能完整的直-交轉(zhuǎn)換功能的逆變器；所述三套功率單元、輸出濾波器單元、直流母線電壓濾波單元、低壓控制單元、外部提供散熱循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)出水管通過(guò)螺栓、導(dǎo)軌連接方式固定安裝在機(jī)芯框架相應(yīng)位置。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖1、圖2，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述三套功率單元采用二極管箝位式三電平拓?fù)湓頌榛A(chǔ)設(shè)計(jì)的單元結(jié)構(gòu)；所述功率單元內(nèi)部安裝一塊水冷板1，在水冷板兩側(cè)均布四個(gè)IGBT、二個(gè)二極管功率模塊，在功率模塊上安裝交流疊層母線2，下部交流側(cè)連接交流進(jìn)出母線3；水冷板為防水密封結(jié)構(gòu)，外部水循環(huán)系統(tǒng)冷卻液經(jīng)過(guò)水冷板與 IGBT、二極管功率器件進(jìn)行熱交換達(dá)到功率器件散熱需求。所述功率單元采用二極管箝位式三電平拓?fù)?，逆變器輸出電壓du/dt大大降低，等效開(kāi)關(guān)頻率相比于兩電平提高一倍（從功率器件平均開(kāi)關(guān)損耗和輸出電壓畸變率角度），降低了功率器件開(kāi)關(guān)應(yīng)力，同時(shí)減小了對(duì)電機(jī)的慢性損壞。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例3：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述機(jī)芯框架205采用C型材，在保證框架強(qiáng)度的基礎(chǔ)上整體空間利用率更高。

實(shí)施例4：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述直流母線電壓濾波單元由低電感直流疊層母線及電阻、電容等組成，由多個(gè)電容并聯(lián)形成兩組電容組分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，平穩(wěn)系統(tǒng)電壓；2個(gè)電阻分別連接在直流疊層母線正零、負(fù)零側(cè)，在系統(tǒng)停機(jī)后，快速釋放電容組內(nèi)儲(chǔ)存的電能，杜絕系統(tǒng)內(nèi)殘存電能對(duì)維護(hù)人員造成傷害。而直流疊層母線采用硫化工藝，具有疊層母線低電感性能的同時(shí)，提高了母線絕緣、防塵性能。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例5：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述輸出濾波器單元選擇LC濾波方式。對(duì)于“變頻器--長(zhǎng)電纜--電機(jī)”系統(tǒng)，變頻器輸出的PWM波在變頻器和電機(jī)之間的電纜上傳輸，必須充分考慮到長(zhǎng)距離電纜造成的電壓反射現(xiàn)象，以及電壓反射現(xiàn)象帶來(lái)的危害。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例6：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述三套功率單元交流疊層母線直流側(cè)直接與直流母線電壓濾波單元直流母線正、零、負(fù)端連接，減少二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素；所述功率單元交流進(jìn)出母線輸出側(cè)經(jīng)過(guò)輸出濾波器單元連接外部負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可控的交流輸出。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例7：參見(jiàn)圖1，作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述低壓控制單元由變頻器主控板、電源模組、電壓傳感器等元器件組成，通過(guò)特定的程序?qū)崿F(xiàn)逆變器功率堆棧的自動(dòng)化邏輯控制。變頻器主控板全數(shù)字變頻矢量控制器采用“DSP+FPGA”結(jié)構(gòu)，以32位數(shù)字信號(hào)處理器為核心，實(shí)現(xiàn)：速度閉環(huán)控制、單位功率因數(shù)控制、變頻矢量控制、電流閉環(huán)控制，故障診斷等功能；另外在三電平結(jié)構(gòu)逆變系統(tǒng)中，鑒于三電平SVPWM控制方式比SPWM控制方式具有更高的直流電壓利用率，可有效減小無(wú)源器件的尺寸，現(xiàn)已成為變頻器調(diào)制算法的首選。而三電平變頻器自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致其SVPWM調(diào)制算法也比兩電平要復(fù)雜得多。為了兼顧控制器性能及提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化的SVPWM調(diào)制算法。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

本實(shí)用新型還可以將實(shí)施里2、3、4、5、6、7所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例1組合形成新的實(shí)施方式。

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。