[实用新型]一种可变电压等级恒功率输出的变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变流器，特别是一种可变电压等级恒功率输出的变流器。

背景技术

随着电力电子器件的发展，变流器广泛应用于电信、能源、交通运输、军事装备、材料工程、电力系统和电气传动领域，以驱动电气传动机构或作为变频电源使用。目前，比较先进的高压电机变频调速装置采用IGBT功率单元串联(H桥串联)多电平技术、数字控制技术、SPWM脉宽调制技术，具有高效节能、高功率因数及高可靠性等特点，结束了传统方法造成的能源和人力浪费，延长了电机、风机、水泵等使用寿命，改善了生产工艺，提高了生产效率。

H桥串联多电平技术的发展为变流器的大容量化开辟了新的途径，电平数量越多，输出波形谐波失真越小，越接近于正弦输出，更适合大容量、高电压的场合。

目前，变频装置在输出电压降低时输出功率也等比的减小，在需要多电压等级恒功率输出的场合，只能选择多个变频调速装置来实现，通过一个变流器能够实现多电压等级恒功率输出的变流器还未见报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可变电压等级恒功率输出的变流器，该装置通过多个功率单元的串联和并联相结合的多种变换形式，达到恒功率输出多种电压等级的目的。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种可变电压等级恒功率输出的变流器，该装置通过多个相同变频功率单元的串联和并联相结合的变换方式，实现恒功率输出多种电压等级。

额定输出电压为全电压时，由n个变流功率单元串联组成一个变流链，每相由一个变流链组成，实现三相交流恒功率输出，其中n为偶数。

额定输出电压为全电压的二分之一时，由n/2个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由这样的两个变流链相并联，实现三相交流恒功率输出，其中n为偶数。

额定输出电压为全电压的四分之一时，由n/4个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由这样的四个变流链相并联，实现三相交流恒功率输出，其中n为偶数。

额定输出电压为全电压的八分之一时，由n/8个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由这样的八个变流链相并联，实现三相交流恒功率输出，其中n为偶数。

额定输出电压为全电压的n分之一时，每相由n个变频功率单元并联组成，实现三相交流恒功率输出。

将所有变频功率单元并联，可实现直流输出或单相交流恒功率输出。

将所有变频功率单元串联，可实现单相交流恒功率输出。

该方法需要满足的控制条件是：

1)各变频功率单元的串、并联通过控制相应开关的分、合闸来实现，控制原则是所需恒功率输出的电压等级；

2)同一个变流链中的各变频功率单元输出同相位、同频率，而且电压幅值相等；

3)并联的各个变流链输出电流相等。

与现有技术相比，本实用新型的新颖性和创造性体现在：通过多个变频功率单元的串、并联多种变换形式，实现多种电压输出等级均恒功率输出。

附图说明

图1是变流器的接线原理示意图；

图2是n个变频功率单元串联的拓扑图；

图3是n/2个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由两个变流链相并联的拓扑图；

图4是n/4个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由四个变流链相并联的拓扑图；

图5是n/8个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由八个变流链相并联的拓扑图；

图6是每相由n个变频功率单元并联的拓扑图；

图7是每相n个变频功率单元并联，再将三相所述变流并联单元再进行并联的拓扑图；

图8是8个变频功率单元串联的拓扑图；

图9是4个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由两个变流链相并联的拓扑图；

图10是2个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由四个变流链相并联的拓扑图；

图11是1个变频功率单元串联组成一个变流链，每相由八个变流链相并联的拓扑图；

图12是每相8个变频功率单元并联，再将三相所述变流并联单元再进行并联的拓扑图；

图13是n＝8，功率为5000kVA的变流器原理图；

图14-a是四象限变频功率单元的电路原理图；

图14-b是两象限或单相限变频功率单元的电路原理图；

图15是13.2kV全电压等级时四象限型变流器电路原理图；

具体实施方式