[实用新型]一种交流高压功率变换装置

说明书

本实用新型涉及一种交流直接变换至交流的高压功率变换装置，属高压开关技术领域。特别涉及高压电机变频驱动及高压变频电源。

高压功率变换装置广泛用于高压电机变频驱动、高压变频电源等许多场合，多采用单级或多级并联式变换方法，有交交变换方式，也有交直交变换方式。采用这种方式，变换装置中的功率半导体器件将承受高电压的作用，而功率半导体器件的耐压能力是有限的，为了能够对更高的电压进行变换，常需要采用如多只器件串联等方式的电路，从而为保证各功率器件承受的电压均衡需要非常复杂的电路。另一方面，采用单级变换方法将导致输出电压谐波很大，会对用电设备造成不利影响，使电机绝缘受到损害而减少电机寿命，降低电机工作效率。而多级并联式变换方法则需要解决各级之间的环流问题。中国专利号为95119585.9的已有技术中，公开了一种通过多级串联叠加而实现高压变换的方法，这种方法可降低功率半导体器件所承受的电压，同时可减小输出电压谐波。但由于这种方法需要有中间直流环节，并需要使用可关断功率半导体器件，电路仍然比较复杂，装置体积较大且成本也较高。

本实用新型的目的是设计一种交流高压功率变换装置，简化现有技术，降低成本，同时具有较小的装置体积和输出电压谐波。

本实用新型所设计的交流高压功率变换装置，包括将输入交流电变换成相互间电气绝缘的n组、每组相数为m的中间交流电的输入细分电路，k个由功率变换模块串联而成的模块列，一个连接至输入细分电路及k个模块列的中央控制单元；所述的功率变换模块是包括连接至输入细分电路的，由功率半导体开关器件或功率半导体开关器件组连接成的、输出电压极性可变的m相双向可控整流电路或双向半波可控整流电路或双向半控可控整流电路；所述的k个模块列是由将n个功率变换模块分为k组，并将每组的所有功率变换模块输出端串联而得到的；所述的中央控制单元分别对各功率变换模块的输出电压大小及极性进行控制，从而调节k个模块列的输出电压幅值及频率，得到所需要的电压幅值、频率及相位可变的k路交流电。

所述的输入细分电路可以是一种常规交流变压器，其输入侧绕组连接至输入交流电，副边输出绕组分为n组，每组副边绕组输出相数为m的交流电，并连接至n个功率变换模块。

上述变换模块可以是包括由双向可控硅连接成的m相双向可控整流电路，或者是包括将两个由可控硅连接成的m相可控整流电路正反向并联而连接成的m相双向可控整流电路。

上述变换模块也可以是包括由可关断半导体功率开关器件连接成的m相双向可控整流电路，其中可关断半导体功率开关器件可以是GTO、SIT、IGBT、GTR、MOSFET、IGCT、MCT。

本发明所设计的交流高压功率变换装置省去了中间直流环节，使线路得以大大简化，显著降低了成本，同时由于采用多级串联叠加技术，使半导体功率器件所承受的耐压降低，并且可以通过中央控制单元调整各级功率变换模块的输出电压波形使该变换装置的电压、电流谐波得以减小。

附图说明：

图1是本实用新型设计的装置实施例的线路结构框图。

图2是本实用新型设计的装置的输入细分电路的电路原理图。

图3是本实用新型设计的装置的功率变换模块的电路原理图。

图4是本实用新型采用半波双向可控整流桥电路的功率变换模块电路原理图。

图5是本实用新型采用半控双向可控整流桥电路的功率变换模块电路原理图。

图6是本实用新型采用可控硅的功率变换模块电路原理图。

图7是本实用新型采用双向可控硅的功率变换模块电路原理图。

图8是本实用新型采用可控硅的半波双向可控整流桥电路的功率变换模块的电路原理图。

图9是本实用新型采用IGBT的功率变换模块的电路原理图。

图10是本实用新型采用IGBT的半控双向可控整流桥电路的功率变换模块电路原理图。

下面结合附图，详细介绍本实用新型设计的装置的工作过程。