专利名称：混合单元级联式高压变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压变频器，特别是一种混合单元级联式高压变频器。
背景技术：
在现有技术中，中国专利CN1060599C公开一种无电网污染高压大功率变频器，以解决工业用电半数以上的各类风机、泵类设备变速运行问题，它由多段移相主变压器、IGBT交直交单元桥、光纤波形驱动与保护电路、主控计算机、辅助计算机、可编程控制与裁决故障的PLC及控制接口电路等组成，这种高压变频器采用电压等级相同的功率单元级联来获得高电压输出，从而规避了普通IGBT功率单元直接串联动态均压的困难，且采用多重化整流和多电平PWM逆变技术，大大减小了输入和输出侧的谐波，使其不仅可直接用于高压电机，而且对电网的污染也很小，但不足的是该高压变频器采用的功率单元数目较多、多段移相主变压器结构复杂，使得该变频器体积庞大、造价高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述采用电压等级相同的普通IGBT功率单元级联设计的高压变频器之不足，而提供一种混合单元级联式高压变频器，该混合单元级联式高压变频器同样具有输入和输出侧谐波小之优点，但使用功率单元较少，从而大大减小了控制装置和主变压器结构的复杂程度及变频器的体积。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案为这种混合单元级联式高压变频器，采用具有三个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组、三个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组和六个相位为0°的Y形联接副边绕组的混合多重化整流变压器作主变压器B，主变压器B的Y-Δ曲折绕法副边绕组输出电压(2U)是Y形联接副边绕组输出电压(1U)的2倍；采用六个各由一个普通IGBT功率单元2和一个高压功率单元1串联构成的混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)，混合功率单元A1、混合功率单元B1、混合功率单元C1的高压功率单元1分别接在主变压器B的一个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，混合功率单元A2、混合功率单元B2、混合功率单元C2的高压功率单元1分别接在主变压器B的一个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，各混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)的普通IGBT功率单元2分别接在主变压器B的一个相位为0°的Y形联接副边绕组的输出端，混合功率单元A1与混合功率单元A2、混合功率单元B1与混合功率单元B2、混合功率单元C1与混合功率单元C2相串联后Y形联接，其引出端即为该变频器的输出端。这样的高压变频器，每相两个混合功率单元，包含两个普通IGBT功率单元2和两个高压功率单元1共计四个基本功率单元，分别接在主变压器B相位分别为0°、0°、+20°、-20°的四个副边绕组输出端， 接在主变压器B相位为+0°的两个副边绕组输出端的两个普通IGBT功率单元2输出叠加后的电流大小与接在主变压器B相位为+20°的副边绕组输出端和相位为-20°的副边绕组输出端的高压功率单元1输出电流大小相同，再相位各差20°叠加，其效果与三个各由两个普通IGBT功率单元2串联构成的功率单元级联的多重化整流效果相同。
上述的高压功率单元1可采用IGCT、IEGT功率单元；也可采用HV IGBT功率单元。
本实用新型所提供的这种混合单元级联式高压变频器，每个混合功率单元都由两个电压等级不同的基本功率单元串联构成，每相使用两个混合功率单元，即两个普通IGBT功率单元和两个高压功率单元共计四个基本功率单元即可取得与每相使用六个普通IGBT功率单元级联后输出波形完全一致的高电压输出，而三相所用基本功率单元数却减少6个，不仅大大减小了控制装置的复杂程度，而且还使主变压器副边绕组减少6个、使主变压器结构大为简化，从而减小变频器设备体积和造价。
图1为本实用新型实施例所提供的混合单元级联式高压变频器的电原理图。
图2为本实用新型实施例所提供的混合单元级联式高压变频器所用混合功率单元的电路图。
具体实施方式
参照附图，本实用新型实施例所提供的这种混合单元级联式高压变频器，采用具有三个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组、三个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组和六个相位为0°的Y形联接副边绕组的混合多重化整流变压器作主变压器B，主变压器B的Y-Δ曲折绕法副边绕组输出电压(2U)是Y形联接副边绕组输出电压(1U)的2倍；采用六个各由一个普通IGBT功率单元2和一个IGCT功率单元1串联构成的混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)，混合功率单元A1、混合功率单元B1、混合功率单元C1的IGCT功率单元1分别接在主变压器B的一个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，混合功率单元A2、混合功率单元B2、混合功率单元C2的IGCT功率单元1分别接在主变压器B的一个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，各混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)的普通IGBT功率单元2分别接在主变压器B的一个相位为0°的Y形联接副边绕组的输出端，混合功率单元A1与混合功率单元A2、混合功率单元B1与混合功率单元B2、混合功率单元C1与混合功率单元C2相串联后Y形联接，其引出端即为该变频器的输出端，可分别连接三相感应电机M的三个电源输入端。
权利要求1.一种混合单元级联式高压变频器，其特征在于其采用具有三个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组、三个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组和六个相位为0°的Y形联接副边绕组的混合多重化整流变压器作主变压器(B)，主变压器(B)的Y-Δ曲折绕法副边绕组输出电压(2U)是Y形联接副边绕组输出电压(1U)的2倍；采用六个各由一个普通IGBT功率单元(2)和一个高压功率单元(1)串联构成的混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)，混合功率单元(A1)、混合功率单元(B1)、混合功率单元(C1)的高压功率单元(1)分别接在主变压器(B)的一个相位为+20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，混合功率单元(A2)、混合功率单元(B2)、混合功率单元(C2)的高压功率单元(1)分别接在主变压器(B)的一个相位为-20°的Y-Δ曲折绕法副边绕组的输出端，各混合功率单元(A1、A2、B1、B2、C1、C2)的普通IGBT功率单元(2)分别接在主变压器(B)的一个相位为0°的Y形联接副边绕组的输出端，混合功率单元(A1)与混合功率单元(A2)、混合功率单元(B1)与混合功率单元(B2)、混合功率单元(C1)与混合功率单元(C2)相串联后Y形联接，其引出端即为该变频器的输出端。
2.根据权利要求1所述的混合单元级联式高压变频器，其特征在于和一个普通IGBT功率单元(2)串联构成混合功率单元的高压功率单元(1)是一个IGCT功率单元。
3.根据权利要求1所述的混合单元级联式高压变频器，其特征在于和一个普通IGBT功率单元(2)串联构成混合功率单元的高压功率单元(1)是一个IEGT功率单元。
4.根据权利要求1所述的混合单元级联式高压变频器，其特征在于和一个普通IGBT功率单元(2)串联构成混合功率单元的高压功率单元(1)是一个HV IGBT功率单元。
专利摘要一种混合单元级联式高压变频器，采用具有三个相位为+20°的Y－△曲折绕法副边绕组、三个相位为－20°的Y－△曲折绕法副边绕组和六个相位为0°的Y形联接副边绕组的混合多重化整流变压器作主变压器，采用六个各由一个普通功率单元和一个高压功率单元串联构成的混合功率单元，由于每个混合功率单元都采用两个电压等级不同的基本功率单元串联方案设计，每相使用两个混合功率单元，即四个基本功率单元即可取得与每相使用六个普通功率单元级联后输出波形完全一致的高电压输出，而三相所用基本功率单元数却减少6个，不仅大大减小了控制装置的复杂程度，而且还使主变压器副边绕组减少6个，使主变压器结构大为简化，从而减小变频器设备体积和造价。
文档编号H02M5/16GK2706956SQ20042001601
公开日2005年6月29日 申请日期2004年4月5日 优先权日2004年4月5日
发明者王毅, 石新春, 李和明, 朱凌 申请人:华北电力大学