[实用新型]背靠背式单元串联多电平结构高压变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种背靠背式单元串联多电平结构高压变频器，属于高压变频器技术领域。

背景技术

交流变频调速器在生产和生活中的许多领域中得到了广泛应用，但是国内外所提供的变频调速器产品中相对而言比较成熟的是低电压产品，他们满足不了高电压负载的要求，而高压电机所需要的高电压变频器至今还没有特别成熟的产品。

单元串联结构的高压变频器是现在众多高压变频主回路方案中最有优势的一种，单元串联式多电平变频器采用多个功率单元串联的方法来实现高压输出。其输出通常采用多电平移相式脉冲宽度调制(PWM)技术，以实现较低的输出电压谐波，较小的电压上升率(du/dt)和共模电压。输入通常采用多重化移相变压器，通过移相变压器将输入侧的高压转换为低电压分配给各功率单元，以此来达到减少输入侧谐波的目的。

如图1所示，为现有的单元串联多电平高压变频器电气结构图，输入侧的移相变压器多采用星角(Yd)联结，即一次侧为星形(Y)联结，二次侧为三角形(d)联结，这样做的好处就是二次侧的三次(以及三的倍数次)谐波电压相互抵消，不会在二次绕组中形成电流，这样也就不会耦合到变压器的一次侧，从而降低了对网侧的谐波干扰。通常称这种技术为多重化整流技术，为了实现多重化整流，需在高压变频器输入侧变压器二次侧进行移相，采用的是延边三角形移相技术。

使用移相变压器解决了输入侧谐波以及电压分配问题，但移相变压器沉重昂贵，消耗大量有色金属，造成资源浪费。通常一台装置中移相变压器所占的成本达到30％-40％左右。另外，由于市场上现有的单元串联多电平高压变频器多采用移相变压器带二极管整流，能量无法双向流动，变频器无法四象限运行，且功率因数不可控。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种无移相变压器、可四象限运行的背靠背式单元串联多电平结构高压变频器。

为了实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种背靠背式单元串联多电平结构高压变频器，其特征在于，其三相输入侧分别经由第一电抗器e_a、第二电抗器e_b和第三电抗器e_c连接至少五个串联的功率单元，三相中每相第一个功率单元连接在一起、最后一个功率单元连接在一起，三相中每相最后一个功率单元连接电动机。

进一步地，所述的三相中每个功率单元优选由第一H桥电路、直流环节和第二H桥电路依次串联组成，其中，第一H桥电路和第二H桥电路分别由4个绝缘栅双极晶体管以H桥的结构形式构成。

所述的直流环节优选由第一电容器、第三H桥电路、高频隔离变压器、第四H桥电路和第二电容器依次串联组成，其中，第三H桥电路和第四H桥电路分别由4个绝缘栅双极晶体管以H桥的结构形式构成。

本实用新型与传统单元串联多电平变频器相比较省去了输入侧的移相变压器，将输入直接串联接入高压，并且输入侧的功率器件选择了可控的绝缘栅双极晶体管，可以实现四象限运行。移相变压器的消除带来的高压隔离问题由直流环节来进行处理。本实用新型中所提及的直流环节是由功率器件绝缘栅双极晶体管以及高频隔离变压器以及电容器所组成，大大节省了成本以及装置体积，减少了有色金属的消耗。

附图说明

图1为现有的单元串联多电平高压变频器电气结构图；

图2为背靠背式单元串联多电平结构高压变频器总体电气结构图；

图3为背靠背式单元串联多电平结构高压变频器功率单元电气结构图；

图4为直流环节电气结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例