[实用新型]一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实现高压大功率变频器的装置。

背景技术

目前，高压大功率变频器是一个十分重要的应用领域。而基于IGBT的变频器其功率等级最大多在5000kW左右，功率在10000kW及以上的高压变频器用IGBT就难以实现。目前，ABB等国际大公司均推出了基于IGCT的三电平变频器。但在高压大功率应用条件下，三电平技术的可靠性在国内还有待于提高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可靠性好、一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，该装置采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5-2)kV。

对于6kV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分共6个功率单元。

对于10kV变频器，移相变压器二次侧电压1900V，功率单元直流侧电压2700V，每相3个功率单元串联，功率部分共9个功率单元。

对于3KV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相采用1个功率单元，功率部分共3个功率单元。

本实用新型的优点是：

1)简化了变频器的结构，可靠性好。

2)输入6绕组移相，电网电流谐波小。

3)输出到电机的线电压为9电平，电压谐波小，无需输出变压器和逆变器。

4)2电平IGCT功率单元，易于实现，可靠性好。

5)功率单元模块化设计，便于维护。

附图说明

图1是本实用新型6KV变频器的电路拓扑结构图。

图2是本实用新型10KV变频器的电路拓扑结构图。

图3是本实用新型3KV变频器的电路拓扑结构图。

具体实施方式

一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，该装置采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5-2)KV。IGCT功率器件采用ABB的5SHY35L4510，其电压电流等级为4500V/4000A。

具体的工作过程是：以6kV变频器为例，见图1，电网电压经过移相变压器降为1750V，经整流桥D整流，然后进入由电容器Cc、Cd、电感Lc、电阻Rc、二极管Ds组成的缓冲电路，然后电信号输入由IGCT逆变桥组成的两电平功率单元，每相由两个IGCT功率单元进行串联组成，形成交流电压，然后高压输出给电机。

每个两电平功率单元由整流桥、稳压电路、IGCT逆变桥组成，稳压电路接入IGCT逆变桥输入端，电阻Rc与二极管Ds串联，两端与电感Lc并联，在电阻Rc与二极管Ds之间接有电容器Cc，电容器Cc另一端接电容器Cd；电容器Cd另端接电感Lc与电阻Rc的输入端。IGCT逆变桥由四个由IGCT器件与二极管Dr组成的反并联单元构成。

1)6kV变频器

见图1，对于6kV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分只需6个功率单元。移相变压器共6个副边绕组。

这样，每个功率单元输出的最高电压为1750V，2个功率单元串联就能够输出3500V，正好对应于6kV系统的相电压。

对4500V/4000A的IGCT而言，其长期工作电流有效值可达1500A。所以，变频器的容量为

S＝1.732×6000×1500＝15000kVA

考虑到电机的功率因数，此种变频器可以轻松驱动12000kW的电机。

2)10kV变频器

见图2，对于10kV变频器，移相变压器二次侧电压1900V，功率单元直流侧电压2700V，每相3个功率单元串联，功率部分只需9个功率单元。移相变压器共9个副边绕组。

这样，每个功率单元输出的最高电压为1900V，3个功率单元串联就能够输出5700V，正好对应于10kV系统的相电压。

在要求高可靠性的场合，每相也可以串联4个IGCT功率单元。

对4500V/4000A的IGCT而言，其长期工作电流有效值可达1500A。所以，变频器的容量为

S＝1.732×10000×1500＝26000kVA

考虑到电机的功率因数，此种变频器可以轻松驱动22000kW的电机。