[实用新型]变频器主电路直流母线结构

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及交-直-交型变频器主电路中的一种直流母线结构。

背景技术

随着电力半导体技术的进步和交流电机调速技术的发展，目前在与之相关的交流变频器所采用的电路主回路形式中，交-直-交型的整流-逆变电路已经占据主流地位，其中直流储能器件通常采用电解电容器，具体的结构形式则多种多样，其结构各有特点。

在各种变频器主电路结构形式里，有一个共同的需要面对和解决的问题是：如何降低变频器工作时电路本身及受周围环境影响所产生的各种电流谐波和浪涌电压对逆变及整流功率器件的影响，改善其电气工作环境，延长工作寿命，降低变频器的故障率。

目前常见的解决方案是：在变频器电源输入端及输出端串接交流电抗器，在桥式整流电路后串接直流电抗器，并在功率器件上加装吸收电容的方式。

发明内容

本实用新型是在上述解决方案的基础上通过对交-直-交型变频器的直流电路部分的直流母线结构的特殊设计，达到简化主电路结构，易于维护和保养，实现减小主回路电感，降低主回路高次谐波和浪涌电压，改善功率器件电气工作环境的目的。经生产实践检验也确实达到了上述目的，与用铜排或导线将整流逆变电路简单连接方式的结构相比较，在主回路其它部分组成相同的情况下，本设计的直流母线结构使逆变功率器件(IGBT)的关断电压变化Δu约降低20-30V，大大改善了逆变功率器件的电气工作环境，提高了逆变功率器件的出力能力。

具体来说，这种结构就是在设计P、N直流母线铜排时在整流电路和逆变电路间使用大面积薄铜板，其间布置储能元件电解电容，顺电解电容排列方向切出限流槽，并使得P、N直流母线铜排及电解电容连接铜排紧贴，中间垫以绝缘纸并用塑料卡子锁紧固定，这种结构的优点是保证了直流电路的闭合回路面积最小，减少外界电磁干扰，同时P、N直流母线铜排紧贴构成平板电容，降低了电路的寄生电感，降低了du/dt，改善了整个电路主回路的电气性能。

附图说明

下面以额定容量为55kW/380V的变频器为例结合附图对本实用新型进一步说明：

图1：本实用新型的电路原理图(主电路部分)

图2：本实用新型的结构件装配图(主电路部分)

图3：本实用新型的P、N直流母线结构图

其中图2和图3的零件序号是通用的：

1：铜排P

2：电解电容连接铜排M

3：充电二极管D7

4：铜排N

5：整流桥Thyr./Diode Modules

6：铜排P1

7：熔断器FUSE

8：绝缘纸

9：PCB板

10：逆变模块IGBT

11：散热器

12：电解电容C1，C2

另图1中充电电阻R1以及均压电阻R2，R3在装配图中省略未示出。

具体实施方式

如图1所示，本例变频器采用的是电压型交-直-交型主电路，其整流部分采用半控桥(Thyr./Diode Modules)式整流电路，逆变部分采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)式逆变电路，中间直流电路部分储能元器件则采用2组低压(400V)电解电容串接的方式。

整个电流回路如图1、图2所示：

电流正极：整流桥+(5)→铜排P1(6)→熔断器(7)→铜排P(1)→逆变模块+(10)

电流负极：整流桥-(5)←铜排N(4)←逆变模块-(10)

直流储能部分：铜排P(1)→电解电容C1(12)→电解电容连接铜排M(2)→电解电容C2(12)→铜排N(4)

本结构方案的要点在于整流电路和逆变电路之间的直流部分的铜排P、N及电解电容连接铜排M，如图2及图3所示：铜排P与铜排N及电解电容连接铜排M紧贴，中间用绝缘纸绝缘并用塑料卡子锁紧固定，构成闭合空间极小的直流回路，铜排P上顺电解电容排列方向切出限流槽，使之在储能电路部分亦形成规则的闭合环路，其效应相当于无数个无感电容并联。