一种无网侧电抗器的四象限高压变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种无网侧电抗器的四象限高压变频器。
【背景技术】
[0002]在高压变频器的实际应用中，很多场合要求高压变频器具备四象限运行的能力，即既可以从电网吸收能量，又可以向电网回馈能量，以提高节电效果，减少能量损耗。
[0003]如图1所示，现有技术多采用级联式多电平型高压变频器，为使其具有能量回馈功能，构成高压变频器的功率单元110采用可控整流型拓扑结构，通过相应的功率单元控制系统和主控制装置，对功率单元中的开关器件进行控制，从而达到控制网侧电流的目的；同时，在每个功率单元110的网侧和移相变压器120的副边绕组122之间设置一网侧电抗器130，以便于精确检测功率单元侧的电网相位信息，进而根据该功率单元侧的电网相位信息对功率单元中的开关器件进行控制，保证了控制精度。上述技术方案中，网侧电抗器130的增加，虽然实现了高压变频器的能量回馈功能，但也增加了变频器的体积、重量和成本，给高压变频器的安装带来不便。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种无网侧电抗器的四象限高压变频器，以解决现有通过增加电抗器实现能量回馈的方式使得高压变频器体积、重量及成本增加，且安装难度增大的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]一种无网侧电抗器的四象限高压变频器，包括移相变压器和可控整流功率单元，所述移相变压器的原边绕组与三相电网连接，所述移相变压器的副边绕组有3N个，每个所述副边绕组对应连接一个所述可控整流功率单元，输出同相电压的可控整流功率单元相互串联连接；
[0007]所述四象限高压变频器还包括:功率单元控制装置和主控制装置；
[0008]所述主控制装置的输入端接入三相电网电压，所述主控制装置的输出端通过光纤与所述功率单元控制装置的第一输入端连接；
[0009]所述功率单元控制装置与所述可控整流功率单元一一对应，所述功率单元控制装置的第二输入端接于相应的所述副边绕组，所述功率单元控制装置的输出端与相应的所述可控整流功率单元连接；
[0010]所述主控制装置用于根据所述三相电网电压确定变频器输入侧电网相位信息；所述功率单元控制装置用于根据所述副边绕组的输出电压确定功率单元输入侧电网相位信息，根据所述变频器输入侧电网相位信息对所述功率单元输入侧电网相位信息进行校正，并根据校正后的相位信息对所述可控整流功率单元进行控制。
[0011]优选的，所述主控制装置包括:采样调理电路、模数转换芯片和第一处理器；
[0012]所述采样调理电路用于对所述三相电网电压进行采样、调理，得到可供所述模数转换芯片处理的三相电压模拟信号；
[0013]所述模数转换芯片用于将所述三相电压模拟信号转换为相应的三相电压数字信号;
[0014]所述第一处理器用于根据所述三相电压数字信号进行锁相处理，得到所述变频器输入侧电网相位信息。
[0015]优选的，所述锁相处理器配置为:
[0016]对所述三相电压数字信号进行坐标变换，得到电网电压在两相旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；
[0017]以O为参考值，对所述d轴分量进行PI调节；
[0018]对所述PI调节的输出结果进行积分运算，得到A相电网相位信息；
[0019]根据所述A相电网相位信息确定变频器输入侧电网相位信息。
[0020]优选的，所述功率单元控制装置包括:检测电路和第二处理器；
[0021]所述检测电路用于:根据所述副边绕组的输出电压得到一周期与电网周期相同的表征所述功率单元输入侧电网相位信息的方波信号；所述方波信号在所述三相副边绕组的输出电压中A相电压瞬时值最大时为高电平、在所述三相副边绕组的输出电压中A相电压瞬时值最小时为低电平；
[0022]所述第二处理器用于:当功率单元输入侧电网相位信息与所述变频器输入侧电网相位信息的差值在预设范围内时，将所述功率单元输入侧电网相位信息作为所述校正后的相位信息；当所述差值超出所述预设范围时，将所述变频器输入侧电网相位信息作为所述校正后的相位信息；根据所述校正后的相位信息生成并输出功率单元控制信号。
[0023]优选的，所述检测电路包括:同步整流电路、光耦隔离电路和整形电路；
[0024]所述光耦隔离电路包括发光二极管和光敏三极管；
[0025]所述同步整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；
[0026]所述第一二极管的阳极分别接于所述副边绕组的A相电压输出端和所述第二二极管的阴极；所述第一二极管的阴极接于所述发光二极管的阳极；
[0027]所述第三二极管的阳极分别接于所述副边绕组的B相电压输出端和所述第四二极管的阴极；
[0028]所述第五二极管的阳极分别接于所述副边绕组的C相电压输出端和所述第六二极管的阴极；
[0029]所述第三二极管的阴极和第五二极管的阴极共接，并接于所述发光二极管的阴极和负载的一端；
[0030]所述第二二极管的阳极、第四二极管的阳极和第六二极管的阳极共接，并接于负载的另一端；
[0031]所述整形电路包括第一电阻、第一电容和施密特触发器；所述第一电阻和第一电容串联接于电源和地电位之间，所述第一电阻和第一电容的公共端分别接于所述光敏三极管的集电极和所述施密特触发器的输入端；所述施密特触发器的输出端作为所述整形电路的输出端。
[0032]优选的，所述检测电路还包括:钳位电路；
[0033]所述钳位电路包括第七二极管和第二电容；所述第七二极管和第二电容并联连接，所述第七二极管与所述发光二极管反向并联。
[0034]优选的，所述移相变压器的铁芯截面积小于现有高压变频器中移相变压器的铁芯截面积，和/或，所述移相变压器的绕组匝数大于现有高压变频器中移相变压器的绕组匝数。
[0035]优选的，所述移相变压器的原边绕组和副边绕组之间的气隙宽度大于现有高压变频器中移相变压器的原边绕组和副边绕组之间的气隙宽度。
[0036]从上述的技术方案可以看出，本申请分别根据三相电网电压和移相变压器的副边绕组的输出电压确定相应的电网相位信息，并根据该两种电网相位信息进行校正处理，得到一更精确的相位信息，即校正后的相位信息，进而根据校正后的相位信息对相应的功率单元进行控制，保证了对直流母线电压和网侧电流的控制精度；且本申请实施例在不采用网侧电抗器的前提下即可实现能量回馈功能，相对于现有技术，其大大减小了四象限高压变频器的体积、重量及成本，降低了安装难度，解决了现有技术的问题。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为现有有网侧电抗器的四象限高压变频器的拓扑结构图；
[0039]图2为本申请实施例提供的无网侧电抗器的四象限高压变频器的拓扑结构图；
[0040]图3为本申请实施例提供的无网侧电抗器的四象限高压变频器中可控整流功率单元的一种拓扑结构图；
[0041]图4为本申请实施例提供的四象限高压变频器中主控制装置的结构框图；
[0042]图5为图4所示主控制装置中第一处理器的锁相原理框图；
[0043]图6为本申请实施例提供的无网侧电抗器的四象限高压变频器中功率单元控制装置的结构框图；
[0044]图7为图6所示功率单元控制装置中检测电路的一种结构图；
[0045]图8为图6所示功率单元控制装置中检测电路的另一种结构图；
[0046]图9为本申请实施例中移相变压器的副边绕组输出电压和功率单元控制装置中检测电路输出的方波信号Syn的时序波形图。
【具体实施方式】
[0047]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术