[实用新型]一种具有均压保护功能的三电平变频器功率单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变频器功率单元，具体地说是涉及一种具有均压保护功能的三电平变频器功率单元。

背景技术

中点钳位式三电平变频器的原理简图如图1所示，整流部分由3个功率单元（U相、V相和W相）组成，通过整流算法将三相交流电转换成直流电，并由直流环节的两个电容进行滤波，电容中间引出中性点，与整流和逆变功率单元相连，从而使直流环节有三个电平，之后逆变部分再将直流转换成三相交流电。

其中原理图的P点电压值为+Udc/2；O点电压值为0V；N点电压值为-Udc/2。

传统的功率单元如图2所示， 它的控制逻辑有三种：一是V1和V2开通，其余关断,此时交流端与P端通过IGBT导通，故交流端输出电压为+Udc/2；二是V3和V4开通，其余关断，此时交流端与N端通过IGBT导通，故交流端输出电压为-Udc/2；三是V2和V3开通，其余关断，此时交流端通过VD1和V2（或者VD2和V3）和O端导通，故交流端输出电压为O。当功率单元在第一种和第二种情况下时，有两个串联的IGBT承受直流母线上的电压Udc。由于每个IGBT特性不完全一致，会导致分压不均，影响IGBT长期稳定运行特性。

发明内容

为了解决上述问题，本公司在传统的功率单元的基础上设计一种IGBT均压保护电路，当功率单元工作在第一种和第二种情况下时，可以使两个串联的IGBT均压一致，提高IGBT的长期工作稳定性。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有均压保护功能的三电平变频器功率单元，它包括串联在一起的四个IGBT管，其中第一IGBT管与第二IGBT管之间的连接点为A点，其中第三IGBT管与第四IGBT管之间的连接点为B点；它还包括一个中性O点，中性O点与A点之间连接第一二极管，中性O点与B点之间连接第二二极管，它还包括一个钳位电阻，所述的钳位电阻与第一二极管、第二二极管并联连接。

采用上述技术方案的本实用新型，功率单元中添加IGBT均压保护电阻有效解决了串联的两个IGBT分压不均的问题，减少了IGBT因分压不均造成损坏的机率，降低了变频器发生故障的概率。

附图说明

图1为三电平变频器原理简图。

图2为传统的功率单元。

图3为改进后的功率单元。

具体实施方式

如图3所示，一种具有均压保护功能的三电平变频器功率单元，它包括串联在一起的四个IGBT管，其中第一IGBT管V1与第二IGBT管V2之间的连接点为A点，其中第三IGBT管V3与第四IGBT管V4之间的连接点为B点；它还包括一个中性O点，中性O点与A点之间连接第一二极管VD1，中性O点与B点之间连接第二二极管VD2，它还包括一个钳位电阻R1，所述的钳位电阻R1与第一二极管VD1、第二二极管VD2并联连接。

本实用新型与传统的功率单元相比多了一个钳位电阻R1，如图3所示。当功率单元工作在第一种情况，第一IGBT管V1和第二IGBT管V2开通，第三IGBT管V3和第四IGBT管V4关断时，P点电压为+Udc/2，N点电压为-Udc/2，串联的第三IGBT管V3和第四IGBT管V4承受直流母线上的电压Udc。因为O点电压为0V，A点电压为+Udc/2，所以A和O点间可以通过钳位电阻R1和第二IGBT管V2构成通路（如图3中单箭头所示），从而使B点电压通过第二IGBT管V2被钳位成与O点等电势，均为0V。这样第三IGBT管V3和第四IGBT管V4被有效均压，均承受Udc/2的电压。

当功率单元工作在第二种情况，第三IGBT管V3和第四IGBT管V4开通，第一IGBT管V1和第二IGBT管V2关断时，P点电压为+Udc/2，O点电压为-Udc/2，串联的第一IGBT管V1和第二IGBT管V2承受直流母线上的电压Udc。因为O点电压为0V，B点电压为+Udc/2，所以O和B点间通过钳位R1和第一二极管VD1构成通路（如图3中双箭头所示），从而使A点电压通过第一二极管VD1被钳位成与O点等电势，均为0V。这样第一IGBT管V1和第二IGBT管V2被有效均压，均承受Udc/2的电压  。

如上所述，增加IGBT均压保护电路后可以有效保证串联的两个IGBT分压一致，防止IGBT分压不均造成的IGBT损坏。