[发明专利]一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机节能技术领域，尤其涉及一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置。

背景技术

高压变频器自发明以来，以其对电机变频运行、变频软起动等功能而在电力、矿山、化工、交通、农业、国防等领域获得了广泛的应用；然而当电机处在快速减速、制动工况时，电机处在再生发电状态，产生的再生电能传输到并不断积存在直流侧滤波电容上，产生泵升电压。为了解决这个问题，高压变频器能量回馈的技术应运而生，使得泵升电压通过变频器的四象限运行，回馈到电网。

目前，对于国内6kV和10kV主流电网，最常采用的是功率单元串联多级电平式高压变频器，但其在应用的过程中最主要的问题是：当负载快速减速或制动时，会产生很大的能量，如何处理或利用这部分能量，一直是一个困难的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种响应速度快、均流效果好、可靠性高，可广泛应用于皮带机、离心机、提升机电机等制动电能较大场合的功率单元级联型高压变频器能量回馈装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置，包括移相变压器和功率单元模块；所述移相变压器的原边侧与电网电气连接，副边侧的每一相均包括多个副边绕组，每个副边绕组与一个功率单元模块电气连接；

所述功率单元模块的整流输入端与所述移相变压器的副边绕组电气连接，与移相变压器同一相副边侧的副边绕组电气连接的功率单元模块的逆变输出端串联，组成功率单元模块组，所述不同相功率单元模块组的一端并联，另一端作为输出端与负载电机电气连接。

作为本发明的进一步改进，所述移相变压器为干式变压器，原边侧采用Y型接法，副边侧副边绕组采用延边三角形接法；原边侧的输入电压为10kV，副边侧的输出电压为550V；所述移相变压器副边侧的每一相包括9个副边绕组，相邻副边绕组之间的移相角为6.67°。

作为本发明的进一步改进，所述移相变压器的副边绕组通过滤波电抗器L与功率单元模块的整流输入端电气连接。

作为本发明的进一步改进，所述功率单元模块包括整流单元、滤波单元和逆变单元；

所述整流单元为三相桥式PWM可控整流单元，可控器件为IGBT晶闸管；所述滤波单元包括并联在所述整流单元直流侧输出端口间的金属膜式电容和绕线电阻；所述逆变单元为单相全桥式PWM可控逆变单元，可控器件为IGBT晶闸管；所述滤波单元通过复合母排与整流单元和逆变单元连接。

作为本发明的进一步改进，所述功率单元模块组包括相互串联的9个功率单元模块。

作为本发明的进一步改进，还包括PWM控制模块，所述PWM控制模块的脉冲输出端与各功率单元模块的PWM脉冲输入端电气连接，用于为功率单元模块提供PWM控制脉冲。

作为本发明的进一步改进，在移相变压器的原边侧及功率单元模块组的输出端还设置有电流监测模块和电压监测模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可实现电机的快速减速、制动，不危害高压变频器，能够将制动再生能量以无谐波优质电能回馈至电网。

附图说明

图1为本发明一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置电路拓扑示意图。

图2为本发明一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置的功率单元模块电路图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明一种基于功率单元级联型高压变频器能量回馈装置，包括移相变压器和功率单元模块；移相变压器的原边侧与电网电气连接，副边侧的每一相均包括多个副边绕组，每个副边绕组与一个功率单元模块电气连接；功率单元模块的整流输入端与移相变压器的副边绕组电气连接，与移相变压器同一相副边侧的副边绕组电气连接的功率单元模块的逆变输出端串联，组成功率单元模块组，不同相功率单元模块组的一端并联，另一端作为输出端与负载电机电气连接。移相变压器为干式变压器，原边侧采用Y型接法，副边侧副边绕组采用延边三角形接法；原边侧的输入电压为10kV，副边侧的输出电压为550V；移相变压器副边侧的每一相包括9个副边绕组，相邻副边绕组之间的移相角为6.67°。移相变压器的副边绕组通过滤波电抗器L与功率单元模块的整流输入端电气连接。功率单元模块组包括相互串联的9个功率单元模块。