[发明专利]一种大功率四象限变频器及电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种大功率四象限变频器及电力变换装置。

背景技术

随着国家的节能减排政策深入推动，电机作为大耗电设备，采用变频调速的比例越来越高。但是，传统的通用变频器使用的是二极管不控整流技术，这种只能实现电能从电网向电机侧流动的单向传输，而不具备能量回馈的功能，故节能效果不高效。另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染，严重的影响了电网的供电质量。为了实现更好的节能效果，在现有技术中一般采用四象限变频器，其不仅可以实现能量在电网和电机之间双向流动，还能增加节能效果，同时还可以调整变频器的输入功率因数，消除对电网的谐波污染，进而让变频器真正成为“绿色产品”。

图1为现有技术中一种大功率四象限变频器系统，该系统包括整流部分301、逆变部分302、整流控制部分303以及逆变控制部分304。其中整流部分301和逆变部分302都是由多个功率单元305并联组成，整流部分301的每个功率单元305都连接有交流电抗器306，而且，此系统的供电电源和整流部分301整体连接有一个输入电抗器307，这样使得现有技术中的大功率四象限变频器系统体积大、成本高，另一方面，由于每个交流电抗器306、输入电抗器307都是独立安装的，这样使得系统的可维护性降低、不灵活。当系统的功率需求发生改变时，功率单元305的个数需要改变，输入电抗器307需要重新开发设计，加大了变频器开发的难度。

除此之外，目前现有技术中的大功率四象限变频器系统都采用电气连接，这种连接方式使得系统的连接复杂、抗电磁干扰性较弱、电气损耗也较大，同时由于系统电信号传输存在较高时延而导致控制有延时。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供灵活性与实时性高且低损耗的大功率四象限变频器及电力变换装置。

一种大功率四象限变频器，包括整流模块、逆变模块以及控制模块。整流模块包括一个或两个以上并联连接的整流单元，用于将从电网输入的交流信号转换成直流信号，其中，所述整流单元包括相互连接的滤波单元以及功率单元，所述滤波单元用于对从电网输入的交流信号进行滤波，所述功率单元用于将经过所述滤波单元滤波后的交流信号转换成直流信号。逆变模块通过直流母线与所述整流模块相连，包括一个或两个以上并联连接的功率单元，用于将所述整流模块输出的直流信号转换成频率可调的交流信号。控制模块与所述整流模块和所述逆变模块连接，包括多个光模块，所述光模块通过光纤与所述整流模块和所述逆变模块中的功率单元连接，以控制所述整流模块以及所述逆变模块的工作，其中，所述整流模块和所述逆变模块中的每一个功率单元均对应连接一个光模块。

优选的，所述整流模块的功率单元与所述逆变模块的功率单元相同，且所述功率单元均包括直流端与交流端，所述滤波单元包括输入端与输出端，其中，所述滤波单元的输入端与所述电网相连以接收交流信号，所述滤波单元的输出端与对应的功率单元的交流端相连，所述对应的功率单元的直流端与所述直流母线相连。

优选的，所述逆变模块包括直流输入端与交流输出端，其中，所述逆变模块的直流输入端与所述直流母线连接，所述逆变模块的交流输出端用于输出经转换后的所述频率可调的交流信号以驱动电机。

优选的，所述滤波单元包括多个网侧电抗器以及多个整流侧电抗器，其中，所述多个网侧电抗器分别与所述电网相连以接收交流信号，所述多个整流侧电抗器的输入端分别与所述多个网侧电抗器的输出端连接，且所述多个整流侧电抗器的输出端与所述滤波单元相对应的功率单元连接。

优选的，所述滤波单元还包括多个电容以及多个阻尼电阻，其中，所述多个电容按角形接线方式或星形接线方式连接，所述多个阻尼电阻的一端分别连接所述多个网侧电抗器的输出端与所述多个整流侧电抗器的输入端之间的节点，所述多个阻尼电阻的另一端分别与按角形接线方式或星形接线方式连接的所述多个电容连接。

优选的，所述控制模块包括整流控制子模块以及逆变控制子模块，整流控制子模块，与所述整流模块连接，用于控制所述整流模块，包括多个光模块，所述整流控制子模块的光模块通过光纤对应连接整流模块的每个功率单元；以及逆变控制子模块，与所述逆变模块连接，用于控制所述逆变模块，包括多个光模块，所述逆变控制子模块的光模块通过光纤对应连接逆变模块的每个功率单元。

一种电力变换装置，包括上述的任意一种大功率四象限变频器以及电机。