[发明专利]一种基于MMC的中高压变频调速电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MMC（Modular Multilevel Converter）的中高压变频调速电路，是一种带有高频隔离的级联MMC变频器，是一种基于MMC的中高压变频调速电路。

背景技术

随着科学技术与工业现代化的迅猛发展和对节约能源的要求，应用于大功率场合的中高压电力电子变频器起着越来越重要的作用。基于电力电子变压器（PET）的中高压变频器在高电压大功率变频调速、有源电力滤波装置和电力系统无功补偿等领域已得到成功的应用。近年来，基于MMC的中高压变频调速系统因其谐波污染低，模块结构简单且集成度高，容错能力强等优势，逐渐成为变频调速领域的研究热点。作为一种新型级联式多电平变频器，基于MMC的中高压变频器最主要的优势在于摆脱了工频变压器的限制，在缩小自身体积的前提下大大提高了能量的传输效率，完美的功率因数调节以及低谐波污染可以使得变频器将从电网吸收的全部能量以非常低的损耗传递给负载。这为电力传动系统尤其矿井变频调速系统中能源节约以及能量的高效传输的实现提供了切实可行的方案。

虽然，基于MMC的中高压变频调速系统得到了一定程度的发展，但其自身存在的问题还需要进一步改进。针对基于MMC的背靠背变频调速系统存在的整流侧与逆变侧不能完全实现有效隔离的问题，任何一侧出现击穿、短路等事故时，都会影响到另一侧，甚至整个整流、逆变系统，使整个系统全部破坏。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种基于MMC的中高压变频调速电路。所述的电路能够在实现整流和逆变隔离的基础上提高能量的传递效率，实现变频调速系统更加高效、可靠地运行。

本发明的目的是这样实现的：一种基于MMC的中高压变频调速电路，包括：与三相电源连接的带有多个MMC单元的级联整流电路、与负载连接的带有多个MMC单元的级联逆变电路、串联连接在级联整流电路两个输出端的多个输出电容，和串联连接在级联逆变电路输入两端的输入电容，所述的输出电容和输入电容之间通过与至少一个高频隔离DC/DC变换器连接，所述的高频隔离DC/DC变换器包括：带有四个功率开关器件的原边H桥，所述的原边H桥的输入端跨接在一个输出电容两端，所述原边H桥的输出端与高频变压器的原边线圈连接，所述的高频变压器副边线圈与带有四个功率开关器件的副边H桥的输入端连接，所述的副边H桥的输出端跨接在一个输入电容的两端。

进一步的，所述的功率开关器件是MOSFET或IGBT中的一种。

本发明产生的有益效果是：本发明采用高频隔离DC/DC变换器将MMC变频调速系统的整流侧和逆变侧隔离。使用本发明的变频器无需使用移相工频变压器，可以高效的实现能量的传输与回馈。由于在变频调速系统中增加了高频隔离DC/DC变换器，使得整流器和逆变器可以安全工作不受彼此影响。这种变频调速系统可以在保证能量高效传输的同时实现更加安全可靠的工作，从而使得此种基于MMC的中高压变频调速电路在大功率电力电子变压器，大功率中高压交-直-交变频传动等应用领域的具有重要的实用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述电路的原理框图；

图2是本发明的实施例一所述电路的拓扑原理图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种基于MMC的中高压变频调速电路，图1、2所示。本实施例包括：与三相电源连接的带有多个MMC单元的级联整流电路、与负载连接的带有多个MMC单元的级联逆变电路、串联连接在级联整流电路两个输出端的多个输出电容，和串联连接在级联逆变电路输入两端的输入电容，所述的输出电容和输入电容之间通过与至少一个高频隔离DC/DC变换器连接，所述的高频隔离DC/DC变换器包括：带有四个功率开关器件的原边H桥，所述的原边H桥的输入端跨接在一个输出电容两端，所述原边H桥的输出端与高频变压器的原边线圈连接，所述的高频变压器副边线圈与带有四个功率开关器件的副边H桥的输入端连接，所述的副边H桥的输出端跨接在一个输入电容的两端。

本实施例所述的中高压变频调速电路包括三个部分：级联整流电路、高频隔离DC/DC变换器和级联逆变电路，如图1所示。