[发明专利]再生式中压变频器

说明书

技术领域

本公开涉及一种再生式中压变频器。

背景技术

本部分提供关于本公开的背景信息，其不一定是现有技术。

通常地，采用称为电力转换器、变频器或者驱动器的设备向诸如电动机的另一个设备提供电力。特别地，将这种变频器（此处变频器用于泛指变频器、转换器、驱动器）联接至公用接线以接收诸如三相AC（交流）电力的输入电力。此外，中压变频器是具有线间电压的rms（均方根）值在600V以上的输入电力的变频器，并且通常用于驱动惯性大的工业负载，但不限于驱动风扇、泵和压缩机。

在这些应用领域中，如果需要迅速加速或者迅速减速，则当产生再生操作时会经常发生变速操作。

图1是根据现有技术的串联H桥中压变频器的构造图，其中变频器配置有三级单元电池。

常规的中压变频器100接收来自输入电力单元200的3相电力并且将电力供应给电动机300。输入电力单元200提供线间电压的rms（均方根）值在600V以上的3相。电动机300是3相高压电动机，并且可以是感应式电机或者同步电机。

移相变压器110提供输入电力单元200和中压变频器100之间的电绝缘，减少输入端处的谐波并且提供适于各个单元电池120的输入3相电力。单元电池120接收来自移相变压器110的电力并且将相电压输出给电动机300，其中各个单元电池120由组构成。

参照图1，电池A1、A2和A3以输出电压串联地连接以合成电动机300的‘a’相电压，电池B1、B2和B3以输出电压串联地连接以合成电动机300的‘b’相电压，并且电池C1、C2和C3以输出电压串联地连接以合成电动机300的‘c’相电压。合成的‘b’相电压和‘a’相电压相隔120度的相位差，并且合成的‘c’相电压和‘b’相电压也相隔120度的相位差。

图2是图示出图1的单元电池的构造图。参照图2，单元电池120包括3相二极管整流器121、直流母线电容器122和变频器123。3相二极管整流器121利用移相变压器110的输出电压作为输入来输出3相整流直流电压。直流母线电容器122存储3相二极管整流器121的输入电力。变频器123是单相全桥式变频器以利用从直流母线电容器122接收到的电压经由切换元件123a~123d的切换来合成输出电压。

现在，将描述图1和图2的系统。

移相变压器110迎合单元电池120的要求而转换高压输入电力的相位和大小。移相变压器110的输出电压成为每个单元电池120的输入电力并且通过图2的3相二极管整流器121被转换成直流。直流母线电容器122用于恒定地保持3相二极管整流器121的输出电压。

单相全桥式变频器123利用来自直流母线电容器122的电压对AC输出电压进行合成。如果直流母线电容器122的电压被假定为‘E’，那么根据切换状态可以将变频器123的输出电压示出为‘E’、‘0’和‘﹣E’。

对于非限定性示例，如果123a和123d是导电的，那么合成的输出电压为‘E’，并且如果123b和123c是导电的，那么合成的输出电压为‘﹣E’，如果123a和123c，或者123b和123d是导电的，那么合成的输出电压为‘0’。

在图1的单元电池结构中，A1、A2、A3、B1、B2、B3和C1、C2、C3的输出电压都串联地连接，以使得串联连接的输出相电压在‘3E’、‘2E’、‘E’、‘0’、‘﹣E’、‘﹣2E’和‘﹣3E’这7级中合成。来自合成的输出相电压的电动机输出线间电压可以在‘6E’、‘5E’、‘4E’、‘3E’、‘2E’、‘E’、‘0’、‘﹣E’、‘﹣2E’、‘﹣3E’、‘﹣4E’、‘﹣5E’、‘﹣6E’这13级中合成，这可以被归纳如下。

【等式1】

m＝2H+1

【等式2】

p＝2m-1＝4H+1

其中，m是输出相电压的级数，H是安装在电动机300的各相处的单元电池120的个数，并且p是输出线间电压的级数。

同时，在每个单元电池120的输出作为单全桥式变频器的输出的情况下，直流母线电力的输出形成有电压纹波。首先，每个电池的输出电压和输出电流被限定如下。

【等式3】