[实用新型]一种级联拓扑变频器系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种级联拓扑变频器系统。 

背景技术

随着电力电子技术的发展，中、高压变频调速装置在工业生产中的应用越来越广泛。变频调速装置在实现变频调速功能的同时，在节能降耗、提高生产效率方面取得了良好效果。而级联拓扑变频器是中、高压变频调速装置的主要拓扑结构。级联拓扑变频器的特点在于其输出波形接近正弦，变频器产生的电压dv/dt小，通常不需要输出滤波器，谐波损耗相对较小。 

图1是6kV输入6kV输出的级联拓扑变频器的结构示意图，该级联拓扑变频器包括变压器T11和三相级联设置的十五个功率单元(Power Cell)，其中，每相由五个功率单元级联输出，该五个低压的功率单元通过级联的方式输出高压。图2是图1中一个功率单元的电路图，结合图1和图2，变压器T11的一个副边绕组的三相(U、V、W)输出电压经二极管整流桥整流为直流电压，然后，H逆变桥根据控制单元(未示出)输出的控制信号将该直流电压逆变为交流电压。在该级联拓扑变频器中，功率单元A1、A2、A3、A4、A5级联输出U相电压，级联连接的功率单元B1、B2、B3、B4、B5输出该级联拓扑变频器的V相电压，级联连接的功率单元C1、C2、C3、C4、C5输出该级联拓扑变频器的W相电压，所输出的三相电压为负载电机M供电。 

目前，国内变频器一般采用系统式设计，现有的中、高压大功率变频器主要是包括4个部分：柜体、变压器、功率单元和控制单元。其中，柜体包括用于装设变压器的变压器柜、用于装设控制单元的控制单元柜、用于装设多个功率单元的功率单元柜、及连接变压器柜、控制单元柜、功率单元柜的并柜组件； 控制单元包括控制器和采样电路。变压器用于对输入的高压交流电进行降压，并分配至每个功率单元，控制器控制该多个功率单元的输出电压，而该多个功率单元通过级联连接以输出该变频器系统的三相输出电压，采样电路用于采样变频器的输出电压并将所采样的输出电压送入控制器。

在现有的柜体设计中，不同电压等级(10kV，6kV，3kV)和不同容量(功率等级从500kVA至5MVA)的变频器系统需要采用不同结构的柜体，也就是说，每种电压等级的变频器必须配置相应大小的柜体，如图3和图4所示，在图3所示的变频器系统中，该系统包括并柜连接的变压器柜100、功率单元柜210和控制柜300，其中，功率单元柜210能装设三相级联设置的九个功率单元20，该功率单元柜210适用于3kV电压等级的变频器系统。在图4所示的变频器系统中，该系统包括并柜连接的变压器柜100、功率单元柜220和控制柜300，其中，功率单元柜220能装设三相级联设置的十五个功率单元20，该功率单元柜220适用于6kV电压等级的变频器系统。同样地，对于一个10kV电压等级的变频器系统，需要配置一个更大的功率单元柜去装设更多数量的功率单元来实现10kV逆变电压的输出。综上所述，各种电压等级的变频器系统之间的柜体无法共用，因此变频器系统的兼容性和拓展性不好，造成资源浪费。 

另外，在现有的采样电路的设计中，与柜体的原理类似，不同电压等级(10kV，6kV，3kV)和不同容量(功率等级从500kVA至5MVA)的变频器系统也需要配置相应大小的采样电路单板，各种电压等级的变频器系统之间的采样电路单板无法共用，因此也造成了变频器系统的兼容性和拓展性不好，造成资源浪费。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不同电压等级的变频器系统的柜体不能兼容的缺陷，提供一种不同电压等级的变频器系统的柜体能兼容的级联拓扑变频器系统。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种级联拓扑变频器系统，包括柜体、变压器、功率单元和控制单元，所述柜体包括至少两个可 装设预定数量功率单元的功率单元柜，且所述至少两个功率单元柜中对应相的功率单元级联连接，以输出该变频器系统的三相输出电压。 

在本实用新型所述的级联拓扑变频器系统中，所述功率单元柜中装设的功率单元的数量小于或等于预定数量。