[发明专利]多模块并联输出均流变流器

说明书

技术领域

本发明涉及变流器电路技术领域，特别是指一种多模块并联输出均流变流器。

背景技术

随着市场对大功率电力电子装置的需求不断增加，单支路器件的功率输出，逐渐无法满足工业对大功率的需求。通常，采用多个电力电子器件(如IGBT)并联的方式，来构成更高电流密度的功率模块，来提高电力电子装置的功率等级。但在多器件并联中，输出均流问题一直是个技术难题，阻碍了变流器向更高功率等级发展的步伐。

以下为几种现有的均流方法：

1)将整个变流输出的均流装置全部封装在同一块铜板上，通过对称设计、相同尺寸和相同阻抗，实现多条支路的均流；但由于全部均流装置都集中在一块铜板上，设备体积不容易提升，只能提高功率密度，却不能满足工业对大功率变流器的需求；

2)通过在输出端，串入相互交叉的限流环来抑制电流不平衡，从而达到输出端静态均流的目的；通过加入电流环来抑制不平衡电流，但是电流环的加入无疑增加了设备成本，也增加了故障可能性。

为满足工业领域大功率的需求，若单纯的改进电力电子元器件的性能，完全跟不上工业领域对功率的需求。同时，单纯从提高功率输出的角度来讲，可通过提高逆变模块的输出电压、电流，来满足大功率的要求。但是，变流器负载的额定电压大多已经成为行业标准，而且负载设备也不可能无限制的提高电压值，否则将极大的危害人身安全，因此提高逆变模块输出电流，成为最有前景的研究方向。

近年来，随着来各大厂家、科研院所对多模块并联研究的深入，并联模块输出均流问题显得日益棘手。不平衡电流的存在，将对IGBT器件产生很大的过电流冲击，加快IGBT器件的损坏速率，也因此降低了变流器的性能，增加了设备的维护成本。均流问题得不到良好的解决，变流器多模块并联的批量生产几乎不可能实现，所谓的理论研究也会变得毫无实际价值。

发明内容

有鉴于此，本发明从生产厂家的角度出发，反复对变流器进行技术设计与方案优化，结合公司合理资源，对变流器模型进行仿真研究与样机开发，其目的在于提出一种技术难度小、投入成本低、均流效果好的多模块并联输出均流变流器，不但完美的解决了并联输出的均流问题，也降低了变流器的生产成本与工艺难度，使大功率变流器的量产成为可能。

基于上述目的，本发明提出的多模块并联输出均流变流器，包括依次设置的整流模块、第一逆变模块、第二逆变模块；

所述第一逆变模块包括并联的四条支路，分别为第一支路、第二支路、第三支路、第四支路，每条支路由串联的两个IGBT组成；所述第二逆变模块也包括并联的四条支路，分别为第五支路、第六支路、第七支路、第八支路，每条支路也由串联的两个IGBT组成；

所述变流器的输入为三相交流电，经整流模块后变成直流电，作为第一逆变模块和第二逆变模块的输入；第一逆变模块的四条支路和第二逆变模块的四条支路均并联在直流侧的正母排和负母排之间；

其中，第一支路的两个串联IGBT间的中点和第二支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，作为牵引电机的U相输入；第三支路的两个串联IGBT间的中点和第四支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，作为牵引电机的V相输入；第五支路的两个串联IGBT间的中点和第六支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，作为牵引电机的W相输入；第七支路的两个串联IGBT间的中点和第八支路的两个串联IGBT间的中点并联后输出，接到制动电阻的一端，制动电阻另一端与直流负母排连接，共同构成斩波回路；

第一逆变模块和第二逆变模块的输出信号，用于给牵引电机供电，驱动牵引电机运转；当牵引电机停止运行时，制动电阻开始工作，消耗变流器直流侧的正母排和负母排上的电压，保证人身安全。

在一些实施方式中，连接牵引电机U相的第一支路和第二支路集成在第一逆变模块中，连接牵引电机V相的第三支路和第四支路也集成在第一逆变模块中；连接牵引电机W相的第五支路和第六支路集成在第二逆变模块中；制动电阻斩波回路的第七支路和第八支路集成在第二逆变模块中；第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、第七支路、第八支路中的每个IGBT均分别经脉冲分配板连接主控板，主控板接收变流器实际工况的逻辑信号，然后计算出脉冲波，通过光纤将该信号传给脉冲分配板，对该脉冲波进行分配，通过光纤分别传给第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、第七支路、第八支路中的每个IGBT，从而单独控制各IGBT的开通与关断。