專利名稱：大功率電源逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于逆變電源技術(shù)領(lǐng)域目前，對(duì)地鐵車與輕軌車空調(diào)、照明、蓄電池充電和控制電路的電源設(shè)備，一般采用兩種解決方案，一種使用的是電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輔助電源，這種電源有功率小、效率低、嗓音大、對(duì)電壓和頻率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度差，電刷灰污染環(huán)境，需要經(jīng)常維修保養(yǎng)，體積大，笨重等不足；另一種是晶閘管逆變器輔助電源，由于晶閘管需要大功率關(guān)斷電路和大功率吸收保護(hù)回路及其大功率元器件，電路復(fù)雜，可靠性不高。晶閘管頻率低，開關(guān)損耗大，冷卻裝置體積大。
本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)現(xiàn)代地鐵車與輕軌車的輔助電源大功率化，小型輕量化，可靠性高，供電質(zhì)量好的大功率電源逆變器。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下該裝置由1.直流輸入濾波器；2.升降壓斬波子系統(tǒng)；3.三電平逆變子系統(tǒng)；4.交流輸出濾波器；5.高低壓隔離變壓器；6.高電壓整流器；7.低電壓整流器；8.微機(jī)控制子系統(tǒng)構(gòu)成。
在升降壓斬波子系統(tǒng)(DC/DC)中，由2個(gè)逆導(dǎo)通GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)V1與V2，2個(gè)二極管V3、V4和1個(gè)平波電抗器L1、和電容器C1、C2、C3聯(lián)結(jié)，過(guò)壓保護(hù)電路(電阻、電容和二極管電路)FV1和FV2分別與V1、V2并聯(lián)，斬波子系統(tǒng)輸出端即電容C3兩端通過(guò)電感L2與三電平逆變子系統(tǒng)的輸入端聯(lián)結(jié)。
在三電平逆變子系統(tǒng)中，在正電平、負(fù)電平之間串有電容C4、C5，電容C4、C5之間為零電平，IGBT(絕緣柵雙極晶體管)V1U與V2U串聯(lián)為A相上限臂，V3U與V4U串聯(lián)為A相下限臂，上限臂與下限臂聯(lián)結(jié)處接有箝位二級(jí)管V5、V6，V5、V6聯(lián)結(jié)點(diǎn)與零電平聯(lián)結(jié)。FV為各IGBT過(guò)壓保護(hù)電路，三電平的B相和C相與上述A相電路相同。用6只2單元IGBT(智能模塊)也可代替12只1單元IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)，實(shí)現(xiàn)三電平的逆變。IGBT(絕緣柵雙極晶體管)也可用逆導(dǎo)型GTO代替。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是適宜輸入直流電壓波動(dòng)大，輸出電壓變化要求小的特點(diǎn)，同時(shí)該電源具有效率高，噪音低，功率因數(shù)高，有節(jié)省電能，大功率化，小型輕量化，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益高等特點(diǎn)。


圖1是大功率電源逆變器原理框圖；圖2是大功率電源逆變器原理簡(jiǎn)圖；圖3是大功率電源逆變器原理電路圖；圖4是帶斬波子系統(tǒng)的大功率電源逆變器電路圖；圖5是逆導(dǎo)型GTO大功率電源變逆器電路圖。
圖6是IGBT大功率電源高頻逆變器電路圖。
在該電源逆變器中，1是直流輸入濾波器，2是升降壓斬波子系統(tǒng)，3是三電平逆變子系統(tǒng)，4是交流輸出濾波器，5是高低壓隔離變壓器；6是高電壓整流器；7、是低電壓整流器，8是32位高速微機(jī)控制子系統(tǒng)(MCS)。
實(shí)施例1在三電平逆變電路中，各功率開關(guān)元件，只承受直流側(cè)電壓的一半，功率開關(guān)元件一個(gè)周期的平均開關(guān)頻率為相電壓開關(guān)頻率的二分之一，因此，該系統(tǒng)可使用電壓和頻率較低的功率開關(guān)元件。用增加直流側(cè)電平(三電平VD/2、0、-UD/2)可減少諧波分量，減小噪音，同時(shí)具有提高功率因數(shù)，節(jié)省電能的特點(diǎn)。由微機(jī)子系統(tǒng)(MCS)控制12個(gè)IGBT元件按規(guī)定的程序?qū)ㄅc截止，將直流電壓逆變成接近正弦波的三相交變電壓。
實(shí)施例2其它電路與實(shí)施1相同，只在直流輸入濾波器和三電平逆變子系統(tǒng)之間增有升降壓斬波子系統(tǒng)，該電源中，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)V1V-V4W可采用PM300DSA/120或PM600HSA120。
升降壓斬波子系統(tǒng)由32位高速微機(jī)控制子系統(tǒng)(MCS)按規(guī)定的程序控制。將大幅度急速波動(dòng)的輸入網(wǎng)電壓如DC 750V±250V平滑而精確的自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的直流電壓。.2個(gè)逆導(dǎo)型GTO元件以較高頻率導(dǎo)通和關(guān)斷，相位差180度，合成頻率增高1倍?？刂品绞綖椤岸l調(diào)寬”即固定斬波頻率，調(diào)節(jié)脈沖寬度。由微機(jī)控制平滑而精確的調(diào)節(jié)輸入電壓，使輸出直流電壓穩(wěn)定；定頻調(diào)寬控制，抗干擾能力強(qiáng)。
實(shí)施例3其它電路與實(shí)施1相同，只是將逆導(dǎo)通GTO換成IGBT同樣可實(shí)現(xiàn)大功率電源的逆變。
實(shí)施例4三電平逆變子系統(tǒng)與實(shí)施例1的三電平子系統(tǒng)相同。只是4交流濾波器和5高低壓隔離變壓器，提高頻率，適宜低嗓音、大功率化、小型輕量化。
權(quán)利要求1.一種大功率電源逆變器，由直流輸入濾波器(1)，交流輸出濾波器(4)，高低壓隔離變壓器(5)，高壓整流器(6)，低壓整流器(7)，MCS微機(jī)控制子系統(tǒng)(8)組成，其特征是在升降壓斬波子系統(tǒng)(DC/DC)(2)中，由2個(gè)逆導(dǎo)通GTOV1與V2、2個(gè)二級(jí)管V3，V4和一個(gè)平波電抗器L1和電容器C1、C2，C3聯(lián)結(jié)，過(guò)壓保護(hù)電路FV1和FV2分別與V1，V2并聯(lián)，斬波子系統(tǒng)輸出端即電容C3兩端通過(guò)電感L2與三電平逆變子系統(tǒng)的輸入端聯(lián)結(jié)；在三電平逆變子系統(tǒng)中，在正電平、負(fù)電平之間串有電容C4、C5，電容C4、C5之間為零電平；IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，V1U與V2U串聯(lián)為A相上限臂，V3U與V4U串聯(lián)為A相下限臂，上限臂與下限臂聯(lián)結(jié)處接有二級(jí)管V5、V6，V5、V6聯(lián)結(jié)點(diǎn)與零電平聯(lián)結(jié)；FV為各IGBT過(guò)壓保護(hù)電路，三電平的B相和C相與上述A相電路相同；用6只2單元IGBT(智能模塊)也可代替12只1單元IGBT(絕緣柵雙極晶體管)實(shí)現(xiàn)三電平的逆變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率電源逆變器，其特征是在升降壓斬波子系統(tǒng)(DC/DC)(2)中，由2個(gè)逆導(dǎo)通GTO元件V1與V2，2個(gè)二極管V3、V4和一個(gè)平波電抗器L1和電容器C1，C2，C3聯(lián)結(jié)，過(guò)壓保護(hù)電路FV1和FV2分別與V1，V2并聯(lián)，斬波子系統(tǒng)輸出端即電容C3兩端通過(guò)電感L2與三電平逆變子系統(tǒng)的輸入端聯(lián)結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率電源逆變器，其特征是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)也可采用逆導(dǎo)型GTO。
專利摘要一種大功率電源逆變器,屬于逆變電源技術(shù)領(lǐng)域,其結(jié)構(gòu)是:由濾波器、升降壓斬波子系統(tǒng),三電平逆變子系統(tǒng)、微機(jī)控制子系統(tǒng)等組成,在三電平逆變電路中,由12個(gè)1單元IGBT6個(gè)二極管與電容器聯(lián)結(jié),由微機(jī)控制IGBT按規(guī)定程序?qū)ㄅc截止;將直流電壓逆變成三相交變電壓。其優(yōu)點(diǎn)是:適宜于大功率的電源的逆變,具有效率高,噪音低,功率因數(shù)高,小型輕量化等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/44GK2341320SQ98241338
公開日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1998年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月14日
發(fā)明者王連富, 樸熙甲 申請(qǐng)人:王連富, 張振石