[发明专利]采用内外环双组整流桥箝位式五电平变频驱动装置

摘要

本发明属于高压多电平变频技术领域，其特征在于，主电路由两组不可控整流桥、箝位式五电平逆变器组成。两组不可控整流桥由一组双绕组隔离变压器供电，分为内环整流桥和外环整流桥。中间直流环节的箝位电容根据相应的系统电压等级选取。逆变器部分为二极管箝位式五电平结构，主开关器件根据输出电压等级和通过电流不同，可选用相应耐压和电流的功率半导体开关器件。控制器以高性能数字信号微处理器为核心生成PWM控制信号。该结构减少了传统H桥逆变器移相变压器副边绕组数，降低了成本，同时直流母线上的悬浮电容电压由内环整流桥维持恒定，使整个变频装置在全负载范围内输出稳定，且输出电压谐波含量小，提高了装置的系统性能。

主权项

1、采用内外环双组整流桥箝位式五电平变频驱动装置，其特征在于，含有：一组双绕组输入变压器，两组不可控整流桥，一个二极管箝位型五电平逆变器，以及全数字控制器，其中：一组双绕组变压器，原边输入三相交流线电压为V1，副边1输出三相交流电压为V1，副边2输出交流电压为V1/2；两组不可控整流桥，由外环的不可控二极管整流桥和内环的不可控二极管整流桥组成，外环不可控二极管整流桥输入端接所述双绕组变压器副边1，输入电压为V1，输出电压为Vdc，内环的不可控二极管整流桥接该双绕组变压器副边2，输入电压为V1/2，输出电压为Vdc/2；二极管箝位型五电平逆变器，输入母线上依次串联四个参数一致的电容(C4)、(C3)、(C2)和(C1)，电容(C1)接零伏，电容(C4)接外环的不可控二极管整流桥的正输出端，电容(C4)、(C3)的连接点(p)接内环的不可控二极管整流桥的正输入端，电容(C2)、(C1)的连接点(n)接内环的不可控二极管整流桥的低端，电容(C3)、(C1)之间的中间悬浮电容电压V31 等于Vdc/2，所述连接点(p)正向串接一个箝位二极管后与各相上桥臂中与电容(C4)并接的一个开关元件的射极相连，该点(p)同时还经过三个反向串接的筘位二极管后与各相下桥臂中一个开关器件的集电极相连，该开关器件的射极经过两个正向串接的箝位二极管后连接电容(C3)、(C2)的连接点，所述连接点(n)经过三个正向串接的筘位二极管后与各相上桥臂中的一个开关器件的射极相连，该开关器件的集电极经过两个反向串接的箝位二极管后与电容(C3)、(C2)的连接点相连，同时该连接点(n)还反向串接一个箝位二极管后与各相下桥臂中一个开关器件的射极相连，该开关器件的集电极正向串接两个箝位二极管后与电容(C3)、(C2)的连接点相连，所述电容(C3)、(C2)的连接点正向串接两个箝位二极管后与各相上桥臂的中点相连，同时所述电容(C3)、(C2)的连接点还反向串接两个箝位二极管后与各相下桥臂的中点相连；全数字控制器含有：DSP处理器，输出PWM信号扩展电路和PWM信号驱动电路，其中：DSP处理器，其电压模拟量输入端分别经电压互感器与所述电容(C4)、(C3)、(C2)、(C1)的两端相连，按照预先设定的电容两端电压的值对所述各电容(C4)、(C3)、(C2)、(C1)两端的电压进行定值控制，该DSP处理器的电流模拟量输入端经各电流互感器与作为控制对象的电机的线电流输出端相连，以此预测并发出实时的PWM控制脉冲；该DSP处理器还设有三路PWM输出口和一个I/O辅助控制口，输出PWM信号扩展电路，输入端与所述DSP处理器的各输出端口相连接，而输出端则输出24路PWM脉冲，PWM信号驱动电路，输入端和所述输出PWM信号扩展电路的24个PWM脉冲输出端相连，而该驱动电路的输出端则输出24路PWM脉冲控制所述二极管箝位型五电平逆变器的各个开关器件。