[发明专利]一种用于大容量高频多相电机的双向变频器装置

说明书

本申请涉及大功率电机及其驱动控制，特别涉及一种用于大容量高频多相电机的双向变频器装置，包括n个相互独立的交‑直‑交变频单元和1个主控制器；所述n为大于1的正整数，n等于多相电机的绕组数，也等于多相电机的相数除以3。每个交‑直‑交变频单元采用模块化结构，每个交‑直‑交变频单元结构相同，每个交‑直‑交变频单元内部的整流‑逆变采用对称拓扑结构。本申请每个交‑直‑交变频单元的硬件结构和软件程序完全一致，易于生产和组装；每个交‑直‑交变频单元之间相互隔离，变频单元之间无环流，确保多相电机各绕组功率平衡；交‑直‑交变频单元相互冗余备份，不会造成多相电机停机。

技术领域

本申请涉及大功率电机及其驱动控制，特别涉及一种用于大容量高频多相电机的双向变频器装置。

背景技术

多相电机因其电压电流范围大、转子损耗小、电机效率高、直流电压纹波小等优点被广泛使用。其中，大容量高频多相电机近年来得到广泛的关注。大容量高频多相电机的主要技术特点包括：基频高、电压高、容量可达兆瓦级、转速高达常规永磁电机的8倍以上。多相电机既要发电、又要电动，要求能量双向流动。此外，电机共模谐波控制要求严格。

目前市面上的中压大容量高频多相电机驱动变频器主要包括三电平VSC、级联H桥、基于晶闸管的LCC这三种方案。其中三电平VSC可实现双向运行，但驱动频率低、共模谐波不受控；级联H桥可实现高频，但无法双向运行、共模谐波不受控；基于晶闸管的LCC 可实现双向运行、可控制共模谐波，但驱动频率低。这三种方案的多相电机驱动变频器分别用于不同应用场合，但无法同时实现高频、双向运行、共模谐波可控。

发明内容

本申请针对上述现有应用中存在的不足和问题，提供一种用于大容量高频多相电机的双向变频器装置，技术方案如下：

一种用于大容量高频多相电机的双向变频器装置，其特征在于：包括n个相互独立的交-直-交变频单元和1个主控制器；所述 n 为大于1的正整数，n等于多相电机的绕组数，也等于多相电机的相数除以3。每个交-直-交变频单元采用模块化结构，每个交-直-交变频单元结构相同，每个交-直-交变频单元内部的整流-逆变采用对称拓扑结构。

交-直-交变频单元包括网侧接触器，网侧接触器的输入端与外部电源相连，所述网侧接触器的输出端与所述整流部分的交流端相连；所述整流部分的直流端与所述电抗器一侧相连；所述逆变器的直流端与所述电抗器的另一侧相连；所述逆变部分的交流端与所述机侧接触器的输入端相连，所述机侧接触器的输出端与所述多相电机的一个绕组相连。

网侧接触器和机侧接触器为三相交流接触器。

所述整流部分和逆变部分的功率器件为晶闸管；所述整流部分和逆变部分均为三相全桥电路，且电路结构完全相同。

每个交-直-交变频单元采用模块化结构，每个交-直-交变频单元软硬件结构相同，且均能独立运行；每一个支路上均设置有断路器，当任何一个交-直-交变频单元损坏后，通过分断对应支路的断路器将其完成从电路中切除，从而具有任何一个交-直-交变频单元损坏不影响其他单元运行的特点。

每个交-直-交变频单元的直流母线不并联，主电路仅在输入侧连接在一起，其输出侧仅分别与电机的一个绕组连接，没有其他连接点。而电机的绕组之间是相互隔离的，因此相当于每个交-直-交变频单元之间的主电路电气隔离。