专利名称：一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器的制作方法
技术领域：
本发明属于电工一级学科，电力电子技术二级学科领域。特别涉及一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器，用于异步电动机的变频调速。
背景技术：
目前在直流变交流的变频调速系统中，广泛采用的异步电动机变频调速用的逆变器大多是由全控器件(IGBT、IGCT等)组成的三相正弦波逆变器。为了产生正弦波必需采用高频化的PWM技术(脉冲宽度调制技术)。为了解决中、高压变频调速还要采用多电平技术或罗宾康变压器。所有这些造成变频器成本高、体积大、损耗大、线路复杂、电动机的绝缘承受较高的dV/dt值等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器。为解决技术问题，本发明提供了一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器，包括逆变器和为其供电的斩波调压的直流电源，所述逆变器是η级各自独立的逆变器，每级逆变器均由m个单相全桥组成，m、η为> 1的整数；m个单相全桥中的每个单相全桥均包含四个桥臂，每个桥臂由晶闸管和反并二极管组成，其中每个晶闸管又串联了一个二极管，串联二极管的目的是减少晶闸管的dV/dt。在每个单相全桥的每对上、下桥臂之间串接了一个换流变压器的副边绕组W。作为一种改进，所述的换流变压器采用一只公共的m个铁柱的多相变压器，或者采用各自独立的m个单相变压器；换流的方向是从每对上、下桥臂中的一个桥臂的晶闸管换到另一桥臂的二极管，换流变压器所产生的换流电压的方向需有助于这样的换流。本发明还提供了一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器，包括由半桥组成的逆变器；所述多相方波逆变器是η级各自独立的逆变器，每级逆变器均由m个半桥组成，m、η为> 1的整数；逆变器供电的直流电源具有能够提供中线电流的中线，电动机的独立的m相绕组接成星形接法，星形的中点与直流电源中线相接。本发明的有益效果在于本发明可以克服现有变频器的缺点，降低变频器成本、减小体积、减少损耗、简化线路。
图1为本发明的电路原理框图。图中，Ud,_ =斩波直流电源输出的平均电压，m、 η是≥1的整数。图2为一种直流斩波调压器与逆变器组合的电路图，多相方波逆变器由η级各自独立的该组合组成。
图3为另一种直流斩波调压器与逆变器组合的电路图，多相方波斩波器由η级各自独立的该组合组成。
具体实施方式
本发明的实现原理电路图如图1所示。当输入的直流电压较高时，可以采用多个直流斩波调压器。输出直流电压的波形为以Ud为幅值、占空比可调的高频脉冲波ud。将此直流电压的+、_端输入到由晶闸管组成的多相方波逆变器中，逆变器也由η级组成。本发明的具体实施例1:本具体实施例的电路图如图2所示。每一级逆变器内包含m相的可变频的方波电压发生器，每一相为单相全桥，包含两对上、下四个桥臂。每个桥臂由晶闸管和反并二极管组成，其中每个晶间管又串联了一个二极管。在每个单相全桥的每对上、下桥臂之间串接了一个换流变压器的副边绕组W。逆变器的换流过程如下当第一级逆变器中al、bl…到ml的m相中某一相(譬如al相)需要从一组对角线桥臂(譬如左上、右下对角线)换流到另一组对角线桥臂(右上、左下对角线)时，首先关断直流斩波调压器的占空比调节开关IGBT，使它的输出直流电压ud瞬时值为零。同时加上换流电压脉冲AU(uWal)，每个换流电压正脉冲为幅值 +5 IOv(以达到换流速度为准)、脉宽 晶闸管的标定关断时间约100μ s的波。正的uWal值代表Wal上的电压极性为上正下负。AU的方向始终有助于换流。这些电压通过换流变压器的原边加到图2中的Wal付边绕组上。在此脉冲AU作用下，只要断开Thai左上、Thai右下的触发脉冲，Thai左上、Thai右下的电流就能换流到Dal左下、Dal右上，而且由于Dal 左上、Dal右下流过反向电流而使Thai左上、Thai右下承受反压关断，经过晶闸管标定关断时间约100 μ s后，Thai左上、Thai右下已经完全关断，al桥的左上、右下桥臂电流已经更换到了左下、右上桥臂。重新导通斩波调压器的占空比调节开关IGBT，其后加上Thai左下、Thai右上的开通脉冲，待电动机的al相电流反向时，Dal左下、Dal右上，的电流变为零而Thai左下、Thai右上的电流开始上升。经过180°后，类似地将通电桥臂再换回来。对 bl、…、ml、各相也按次类似地进行。m相的换流变压器可以采用一只公共的m个铁柱的多相变压器。上述情况为第一级逆变器的工作情况。第2、…、η级逆变器的工作是相似的。而且η级逆变器多相换流脉冲电压均可重叠加在每级逆变器的多相换流脉冲变压器上。只当某一级斩波调压器的开关IGBT断开时该级逆变器相应的桥臂才会换流。其余各级斩波调压器的IGBT没有断开，微小的换流电压(约5ν IOv)是不起作用的。上述换流变压器每次工作时付边脉冲电压为约士5 10ν，付边电流为每级逆变器一相桥臂的电流。它的容量和体积是不大的。本发明的具体实施例2:本具体实施例的电路图如图3所示。与具体实施例1相比，其区别在于，直流电源不仅输出+、_端，而且输出中端(即零线)，并允许流过一定的中线电流，逆变器m相改成半桥，每一相为半桥，包含上、下两个桥臂，其余电路结构与实施例1相同。方波电压可以输到接成星形接法的m相电动机绕组，绕组的中点(即星形的中点)连接到直流电源的输出中端。此时m相绕组只需引出m+1个端子，每相绕组电压也比原来低。
权利要求
1.一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器，包括逆变器和为其供电的斩波调压的直流电源，其特征在于，所述逆变器是η级各自独立的逆变器，每级逆变器均由 m个单相全桥组成，m、n为> 1的整数；所述的每级逆变器的m个单相全桥中的每个单相全桥均包含四个桥臂，每个桥臂由晶闸管和反并二极管组成，其中每个晶闸管又串联了一个二极管，在每个单相全桥的每对上、下桥臂之间串接了一个换流变压器的副边绕组。
2.根据权利要求1所述的多相方波逆变器，其特征在于，所述的换流变压器采用一只公共的m个铁柱的多相变压器，或者采用各自独立的m个单相变压器；换流的方向是从每对上、下桥臂中的一个桥臂的晶闸管换到另一桥臂的二极管，换流变压器所产生的换流电压的方向需有助于这样的换流。
3.一种利用斩波器换流的由晶间管组成的多相方波逆变器，包括由半桥组成的逆变器；其特征在于，所述多相方波逆变器是η级各自独立的逆变器，每级逆变器均由m个半桥组成，m、η为> 1的整数；逆变器供电的直流电源具有能够提供中线电流的中线，电动机的独立的m相绕组接成星形接法，星形的中点与直流电源中线相接。
全文摘要
本发明涉及电工类电力电子学科，旨在提供一种利用斩波器换流的由晶闸管组成的多相方波逆变器，包括逆变器和为其供电的斩波调压的直流电源，所述逆变器是n级各自独立的逆变器，每级逆变器均由m个单相全桥组成；m个单相全桥中的每个单相全桥均包含四个桥臂，每个桥臂由晶闸管和反并二极管组成，其中每个晶闸管又串联了一个二极管。在每个单相全桥的每对上、下桥臂之间串接了一个换流变压器的副边绕组。本发明可以克服现有变频器的缺点，降低变频器成本、减小体积、减少损耗、简化线路。
文档编号H02M7/515GK102263521SQ20111020555
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者汪槱生, 汪隽迈, 顾诚诚 申请人:汪槱生