[发明专利]一种低频功率单元

权利要求书

1.一种低频功率单元，其特征在于：低频功率单元的输出频率为0.1Hz~17.0Hz；所述的低频功率单元的三相输入端R、S、T通过电缆与网侧的整流变压器副边绕组输出端相连；所述低频功率单元的单相输出端通过母排引出；所述整流变压器的额定容量为P；所述的低频功率单元为3n个，n≥1；在不设其他用途的副边绕组的情况下，整流变压器每个副边绕组的额定功率P₂=P/3n；若设有其他用途的副边绕组，且该副边绕组的功率为P0，则，每个副边绕组的功率P2=（P-P0）/3n；低频功率单元的三相输入端R、S、T的线电压分别为U_RS、U_RT、U_ST；网侧的工频为f，角频率ɷ=2Πf；副边绕组所输出的相电压u₁=U_RS/√3，副边绕组所输出的相电流i₁=P₂/(√3U_RS)；要求副边绕组的等效短路阻抗u_kb=4%，即副边绕组的额定压降为其相电压的4%；副边绕组中的等效电感L_b（mH)=（u₁*u_kb)*10³/(ɷ*i₁)；低频功率单元的额定输出电压为u₂；低频功率单元的额定输出电流为i₂；i₂=P₂/u₂；所述的低频功率单元具有安装在同一散热器元件面的前端和二电平IGBT-H型逆变桥；所述二电平IGBT-H型逆变桥的每相由两个IGBT组成，上下桥臂各有一个IGBT，触发信号必须互锁，确保所述的同相中上下桥臂的两个IGBT不得同时导通；所述的前端连接在低频功率单元的三相输入端，具有四象限和两象限两种型式；所述的前端与二电平IGBT-H型逆变桥之间并接有储能电容和均压电阻，对低频功率单元进行储能和平波，均压电阻也安装在散热器上；所述由IGBT三相整流桥组成的前端和二电平IGBT-H型逆变桥分别通过相应的IGBT驱动器与低频功率单元控制器相连通；所述前端中每个器件的额定电流I_1e≥（2~3）*i₁；二电平IGBT-H型逆变桥中每个IGBT的额定电流I_2e≥（2~3）*i₂；所述储能电容C_d的设计按照所述低频功率单元母排峰值电压E_m和最大波动幅值为-5.132%；其设计值为C_d≥2P₂/[1-(100%-5.132%)²*E_m²*f_d]；所述的低频功率单元控制器通过光纤与高压变频器主控系统相互连通，所述的低频功率单元控制器将接收到高压变频器主控系统的控制信号翻译成数相两组IGBT的触发信号并保证互锁，并通过IGBT驱动器去触发相应的IGBT，同时将低频功率单元的信息和状态返回高压变频器主控系统；对应所述的低频功率单元设置有低频功率单元供电电源；所述的低频功率单元供电电源由若干开关电源块组成，输入端并接于功率单元的母排两端，直接从所述的低频功率单元内部取电，不需外部另供任何电源。

2.如权利要求1所述的一种低频功率单元，其特征在于：所述的四象限型式，对应的前端为IGBT三相整流桥，同时在所述的前端与整流变压器副边绕组三相输出端之间增设有RCL滤波单元，并通过快熔与整流变压器副边绕组三相输出端相连；所述的RCL滤波单元与整流变压器副边绕组中等效电感L_b组成具有限流电阻R的LCL滤波器；由IGBT三相整流桥组成的前端与二电平IGBT-H型逆变桥形成能量可逆的四象限低频功率单元。

3.如权利要求1或2所述的一种低频功率单元，其特征在于：所述RCL滤波单元中滤波电容C应至少按整流变压器单相副边绕组额定功率的5%来设计，即，滤波电容C≥(5%*P₂/3)/(u₁²*ɷ)；滤波单元中电阻R=0.15~0.50Ω；滤波单元中电感L=（2-3）*L_b，且要求至少通过两倍电流不饱和。

4.如权利要求1所述的一种低频功率单元，其特征在于：所述的两象限型式，对应的前端为二极管三相整流桥或二极管-可控硅三相半控桥，由二极管三相整流桥或二极管-可控硅半控桥组成的前端与二电平IGBT-H型逆变桥形成能量不可逆的两象限低频功率单元；所述的二极管-可控硅三相半控桥自带充电控制电路；同时充电控制电路并接有由低频单元控制器控制的接触器或继电器触点；所述的充电控制电路由电阻和电容串联而成，并接于可控硅的门极和阴极两端。