[实用新型]混合级联多电平变频器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种混合级联多电平变频器。

背景技术

对于中高压大容量电机驱动系统，目前通常采用传统级联H桥多电平变换器。每相结构相同，均采用传统不控整流功率单元级联而成，结构简单，易于扩展和更换。但由于前端二极管的限制，电机制动产生的再生能量无法回馈，容易造成单元直压泵升。同时由于级联单元个数较多，输入侧移相变压器体积庞大，绕组数多且制造工艺复杂。随着能源危机的日益严峻，节能要求逐渐提高。近年来，超级电容价格逐渐下降，采用储能系统实现再生能量的回收利用成为一种发展趋势。为此，在传统级联H桥变换器结构基础上，进行简单改造，设计一套既可实现电机再生能量存储再利用又可满足原有功能的变换器具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种混合级联多电平变频器，不仅降低了传统变换器的前端整流器及移相变压器绕组数量，同时可实现电机再生能量的回收再利用，有效节能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种混合级联多电平变频器，该混合级联多电平变频器采用三相Y型结构，每相结构相同，均由不控整流单元与储能功率单元混合级联而成，共同分担电压等级；不控整流单元由三相二极管不控整流桥、直压电容、H桥逆变器构成，送入不控整流单元的交流电，经三相二极管不控整流桥变换为6脉波直流电，经直压电容滤波稳压后，再通过H桥逆变器变换为变压变频的交流电；储能功率单元由超级电容与H桥逆变器构成，多个超级电容串并联组合后并接在H桥逆变器的直流侧。相比传统不控整流单元，储能功率单元无需前端整流桥，有效减少了功率器件及移相变压器绕组数量。不控整流单元个数及储能功率单元个数应根据电机、功率开关、直压等参数具体设定。三相Y型结构中，可以设定每相不控整流单元数量为2，储能功率单元数量为2。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型中部分储能功率单元无需前端整流桥，有效减少了功率器件及移相变压器绕组数量，降低了设备造价及体积。本实用新型可回收再利用电机减速或携带位能性负载时产生的再生能量，此能量可用于补偿电机启动或加速过程时所需的瞬时尖峰功率，也可用于电动运行需求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例变换器的具体拓扑结构图；

图2为本实用新型实施例变换器的每相2储能功率单元与2不控整流单元混合级联的变换器A相拓扑结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种混合级联多电平变频器，该混合级联多电平变频器采用三相Y型结构，每相结构相同，均由不控整流单元与储能功率单元混合级联而成，共同分担电压等级；不控整流单元由三相二极管不控整流桥、直压电容、H桥逆变器构成，送入不控整流单元的交流电，经三相二极管不控整流桥变换为6脉波直流电，经直压电容滤波稳压后，再通过H桥逆变器变换为变压变频的交流电；储能功率单元由超级电容与H桥逆变器构成，多个超级电容串并联组合后并接在H桥逆变器的直流侧。相比传统不控整流单元，储能功率单元无需前端整流桥，有效减少了功率器件及移相变压器绕组数量。所述三相Y型结构中，每相不控整流单元数量为2，储能功率单元数量为2。

参照图1所示，一种混合级联多电平变频器，每相设计m个储能功率单元与n个二极管不控整流功率单元级联而成。A、B、C三相构成Y型结构为电机供电。变换器中两种功率单元的个数由电机额定功率、回馈功率以及功率器件的容量等级综合设定。所有不控整流单元输入侧通过移相变压器，与电网相连。

参照图2所示，每相2个不控整流单元与2个储能功率单元混合级联的变换器A相拓扑，图中A1、A2为储能功率单元，A3、A4为不控整流单元。储能功率单元由超级电容与H桥逆变器构成，不控整流单元由三相二极管不控整流桥、直压电容、H桥逆变器构成。此时移相变压器二次侧绕组数量相对于传统变换器减少了一半，移相角度依次为0°、30°，与传统的±22.5°、±7.5°相比，工艺复杂度降低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。