[发明专利]一种矩阵级联高电压变流器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电力电子行业，具体涉及一种为电机、变压器以及其它用电设备等提供一种高电压能量可双向流动的高效节能装置。

(二)背景技术

随着现代变流技术的发展，新技术在工业设备中得到了广泛应用，变流技术的卓越节能效果，方便的操作方式以及便于安装维护等诸多优点，被各大企业广泛使用。但是由于各个企业之间的工况条件有较大差异，比如有的电动机需要快速降低转速，有的电力机车需要急刹车，有的风电厂需要能量馈入电网等有特殊的要求。为适应市场的需求，需设计一种能够适合电能双向流动的高电压变流装置。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力电子矩阵开关单元串联、多重叠加的大功率，具有小体积，结构单元化，安装和维护方便，外型美观等特点，是一种新型高电压变流器。

本发明的实现是这样的：它是由旁路柜1、变压器柜2、控制器3和功率柜4组成，用户的高电压(这里指3kV及其以上电压)工作电源连接旁路柜1，旁路柜1连接变压器柜2，变压器柜2连接功率柜4，功率柜4连接旁路柜1，旁路柜1连接用电设备M，控制器3内嵌于功率柜4内，并分别连接其他器件，功率柜4内设置有矩阵单元5。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的矩阵单元5采用电力电子开关器件作为主要的执行元件，矩阵单元5串联叠加后输出3KV、6KV、10KV或更高电压的交流电或直流电；

2、所述的功率柜4内部设置一抽屉式结构架7，在结构架7上设置有安装用的滑道8和一次插拔端子9，矩阵单元5通过一次插拔端子9安装于结构架7内；

3、所述的功率柜4后侧结构上设置有密闭式风道10，密闭式风道10和功率柜4上方安装有风机6；

4、所述的矩阵单元5之间均使用铜带11连接。

本发明公开了一种矩阵级联高电压变流器，它是由旁路柜，变压器柜，功率柜和控制器组成，其中旁路柜为选配装置；本发明的重要特征是功率变换的执行部件为3/2矩阵单元，配以独创的结构，使其具有卓越的变换性能、完美的外型结构和方便快捷的整机安装维护方式。在结构设计上，矩阵单元5之间均使用铜带11连接，给出了整体结构各矩阵单元间的分立性。控制器3内嵌于功率柜4内，得到优化的结构空间，同时也缩短了电气连接距离。

本发明的特点有：

1.具有卓越的变换性能，功率柜4采用本发明所指的矩阵单元5为核心部件，功率柜4后侧结构上设计有密闭式风道10；矩阵单元5具有体积小、强制风冷散热简便、安全环保和噪声低的优点，配合密闭式风道10和功率柜4上方安装的风机6可以立即将矩阵单元5内部的大功率电力电子元器件12产生的热量传导到柜体外，达到高质量的散热效果，提高设备的稳定性。

2.抽屉式结构架7内设计有滑道8，同时抽屉式结构架7后侧设计有与矩阵单元5直接连接的一次插拔端子9；一次插拔端子9无需紧固螺丝连接件，便可以完成电气连接，同时配以滑道8，并且通过矩阵单元5自身旁路功能的设计，可以在系统插拔，解决了矩阵单元5更换的难题，实现了方便快捷的安装和维护策略。

3.在结构设计上，矩阵单元5之间均使用铜带11连接，给出了整个结构的整体性；矩阵单元5本身设计为模块化，各个单元结构相同，可以互换，之间又互相独立，通过铜带11进行连接，降低同等条件下选用电缆的成本，实现了精简系统结构的设计策略。

4.控制器3通过内嵌功率柜4内，使得结构更加优化节省空间，同时也缩短了电气连接距离，降低系统本身的成本，同时解决了系统在现场应用中，由于现场工况给用户使用中带来的不便，实现更加完美的结构和低成本。

(四)附图说明

图1是本发明的系统电气原理图；

图2是本发明的柜体结构图；

图3是本发明的控制器和功率柜正视图；

图4是本发明的控制器和功率柜后视图。

图5、图6是本发明的电路拓扑结构图；

图7是本发明的电力电子开关图；

图8、图9、图10是本发明的变压器拓扑图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的阐述：

结合图1、图5和图6，高压进线由用户的高压开关柜经本发明旁路柜1进入变压器柜2，通过变压器15的降压移相后通过连接铜带11进入功率柜4，再通过功率柜4中的矩阵单元5进行功率变换，串联叠加产生用户所需的可变频变压的高压电源，供用户高压设备使用，其中整个系统的控制完全由控制器3完成。