[实用新型]一种无电抗器的四象限级联式高压变频装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频器，具体涉及一种级联式高压变频器。

背景技术

目前，普通级联式高压变频装置由隔离移相变压器、多个功率模块组成，主要用于风机水泵类负载，不需要四象限运行，就是不具有能量双向流动的特点，功率模块中输入的整流一般采用不控整流形式。

目前级联式的高压变频能进行能量双向流动的是采用输入为三相PWM可控整流，每个功率模块中的整流形式从普通的二极管不控整流换为由电子开关管进行的PWM可控整流，同时一般的每个功率模块的输入端需要一个三相的滤波电抗，目前也有一种功率模块中的整流采用电子开关进行PWM可靠整流，每个功率模块的输入无三相滤波电抗，用前级隔离变压器的内阻抗代替，节省了三相滤波电抗。因此，在每个功率模块设计有滤波电抗时，机械结构设计比较麻烦，因为有电抗的存在，使得结构设计困难，且结构体积大，整个功率模块重量大，制作、使用、搬运不方便，且成本较高，在无滤波电抗时，任然存在输入连线多，控制复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种无电抗器的四象限级联式高压变频装置。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

包括变压器，变压器的一次侧为三相绕组，二次侧为单相绕组，且每相具有相同数量的绕组；与变压器二次侧每个绕组连接的功率模块单元，连接同相绕组的每个功率模块单元的输出端依次级联，每相率模块单元组形成两个输出端，三相功率模块单元组的输出端采用Y形连接；每个功率模块单元由2个可控H桥电路组成。

优选的，功率模块单元中，第一H桥电路的第一桥臂与第二桥臂的连接节点为第一输入端，第三桥臂与第四桥臂的连接节点为第二输入端，第二H桥电路的第一桥臂与第二桥臂的连接节点为第一输出端，第三桥臂与第四桥臂的连接节点为分别为第二输出端。

优选的，还包括与2个可控H桥电路并联的电容。

与现有技术相比本发明具有以下明显的优点：

（1）本发明通过采用两个可控H桥电路组成功率模块单元，H桥在控制信号的作用下，可实现整流、变频功能，保证了能量在电网与负载之间的双向流动；

（2）通过多个功率模块单元的级联形式有效地保证了整个变频装置的耐高压性能；

（3）变压器的二次侧绕组采用多个单相绕组，既避免了以往二次侧绕组采用多个三相绕组给变压器制作和与功率模块之间连线带来的弊端，也大大减少变压器与功率模块之间的连线，使得整个高压变频装置的结构更加简单、制作成本低、体积小、重量强，便于运输、安装和维护。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的功率模块单元的电路图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，高压变频装置包括1个隔离变压器、3N个电路结构相同的功率模块单元。变压器的一次侧为三相绕组，用于与高压电网相连接，二次侧为3N个单相绕组；3N个功率模块单元形成了整个变换装置，每一相功率模块单元由N个功率模块形成。

对于输出端为A11、A12～AN1、AN2的单相输出绕组来说，A1～AN共N个功率模块单元依次级联形成了一相功率模块单元，接于输出端为A11、A12～AN1、AN2的单相绕组上。所示功率模块单元的第一输入端UI11直接连到单相绕组的A11端，第二输入端UI12直接连到单相绕组的A12端，其他单元的输入端连接类似，N个功率单元的输出端依次进行串联作为输出， U相的N个功率模块单元A1、功率模块单元A2至功率模块单元AN的输入依次串联，就是UO12连UO21、UO22连UO31、……、UO（N-1）2连UON1，然后UON2连接到另外一相VON2的输出，A1单元的输出端UO11作为整相的输出UO；V相的N个功率模块单元B1、功率模块单元B2至功率模块单元BN的输入依次串联，就是VO12连VO21、VO22连VO31、……、VO（N-1）2连VON1，然后VON2连接到另外一相WON2的输出，B1单元的输出端VO11作为整相的输出VO；W相的N个功率模块单元C1、功率模块单元C2至功率模块单元CN的输入依次串联，就是WO12连WO21、WO22连WO31、……、WO（N-1）2连WON1，C1单元的输出端WO11作为整相的输出WO；。

三相功率模块单元的输出端UON2、VON2、WON2连接在一起，就形成了三相Y形连接，实现对负载的供电。

每个功率模块单元由两个单相全波双向可控H桥电路组成，如图2所示，可控功率半导体器件K1、K2、K3、K4形成了第一个单相全波双向可控H桥电路，可控功率半导体器件K5、K6、K7、K8形成了第二个单相全波双向可控H桥电路；这两个可控H桥电路按照正极与正极、负极与负极的形式相连接。这样，第一个H桥电路中功率半导体器件K1、k2之间的节点形成了第一输入端VI11、功率半导体器件K3、k4之间的节点形成了第二输入端VI12，第二个H桥电路中功率半导体器件K5、k6之间的节点形成了第一输出端VO11、功率半导体器件K7、k8之间的节点形成了第二输出端VO12。由于采用了两个单相全波双向可控H桥电路，使得能量在电网与负载之间可进行双向流动。还设置有与两H桥电路相并联的滤波电容。