[实用新型]一种中高压电动机变频调速系统的逆变器无效

专利信息
申请号: 01239894.2 申请日: 2001-04-28
公开(公告)号: CN2494076Y 公开(公告)日: 2002-05-29
发明(设计)人: 毛承雄;陆继明;范澍 申请(专利权)人: 毛承雄;陆继明;范澍
主分类号: H02P7/63 分类号: H02P7/63;H02M7/521
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 代理人: 钟锋
地址: 430074 湖北省武汉华*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 高压 电动机 变频 调速 系统 逆变器
【说明书】:

实用新型涉及中高压电动机,特别是4KV以上的电动机变频调速系统的逆变器。

通过改变异步电动机输入电源的频率,可以达到无级调节转速的目的(n=60f/p),这种调速方法称为变频调速。变频调速系统的主回路拓扑结构目前通常采用AC/DC-DC/AC的变换器结构,即将交流整流为直流,然后将直流逆变为交流,最终实现对电压频率和幅值的调节。对于变频系统而言,其逆变电路的拓扑结构直接决定了系统性能的好坏。

目前交流电机变频系统中的电压源型逆变器通常是采用三相两电平换流电路,其结构如图2所示;假设输入直流回路的高电平为+Ed,低电平为-Ed,则在这种电路结构下,逆变器的交流侧输出相电压只有+Ed、-Ed两个电平,即每一相只有两种输出状态,三相组合共23=8种状态,输出谐波消除算法的自由度较低。这种情况下输出正弦波形畸变较大,谐波成分高,会引起电动机转矩脉动、噪声增加,并导致电动机的额外温升,电动机往往要降额使用;同时,这种结构对每个功率器件所需耐压水平要求较高,为整个直流母线的电压值。

本实用新型的目的为:提供一种电动机变频调速系统的逆变器,它可有效提高变频系统的性能并降低对功率器件耐压水平的要求。

为实现上述目的,本实用新型的解决方案为:它在直流电压输入端串联三个分压电容,三个电容的参数相同;每个桥臂的开关器件数为三个,分别在每相上下桥臂对应的两个开关器件间并联一对钳位二极管,同时上下桥臂对应的两个开关器件的状态互反。

本实用新型采用了三相四电平二极管钳位电路,与现有的两电平结构相比,直流侧的一个电容变为了三个串联的参数相同的分压电容,每个桥臂的开关器件数由一个增加至三个,分别在每相上下桥臂对应的两个开关器件间并联一对钳位二极管。三个分压电容对直流母线电压起均匀分压作用,钳位二极管则起电位钳位作用,同时我们规定上下桥臂对应的两个开关器件的状态是互反的,这样,通过控制功率器件的开通和关断,在每相桥臂的交流输出点可获得四个相电压电平,即+Ed、+1/3Ed、-1/3Ed、-Ed,与现有的两电平结构相比,输出相电压电平数由2个增加至4个,每个电平幅值相对降低,由全部直流母线电压变为1/3的直流母线电压,这时,每一相有四种输出状态,三相组合共43=64种状态,提高了输出谐波消除算法的自由度,在同等开关频率的前提下,可使输出波形质量有较大改善,输出du/dt也相应下降。该结构还使功率器件所需耐压值降低为两电平情况时的1/3。

下面结合附图,对本实用新型实施例作进一步详细说明:

图1为本实用新型实施例逆变器电路图

图2为现有交流电机变频系统中的电压源型逆变器电路图

图3为电机变频调速系统主回路原理图

如图1所示本实用新型实施例,它在直流电压输入端串联三个分压电容,三个电容的参数相同;每个桥臂的开关器件数为三个,在开关器件1和开关器件2之间与开关器件4和开关器件5之间并联一对钳位二极管,该对钳位二极管间与电容1和电容2之间连接;在开关器件2和开关器件3之间与开关器件5和开关器件6之间并联一对钳位二极管,该对钳位二极管间与电容2和电容3之间连接;同时上下桥臂对应的两个开关器件,即开关器件1和开关器件4、开关器件2和开关器件5、开关器件3和开关器件6之间的状态互反。

图3公开了本实用新型在电机变频调速系统中的应用,图中1为本实用新型逆变器,2为交流电机。

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