级联型变频器的制作方法

本实用新型涉及一种级联型变频器，尤其涉及一种功率单元特殊布置的级联型变频器。

背景技术：

级联型变频器，是每相由多个低压变频功率单元相互串联通过叠加来实现高压输出的变频器。

级联型变频器中主要分成变压器部分和功率单元部分，为了减少占地面积，可以将功率单元部分和变压器部分前后布置，功率单元部分的布局相应地会比较简单，因为功率单元部分为单排结构，连接也较为简便。

但是，有的时候功率单元部分并不是单排结构，为了减少系统的占地面积，会将功率单元部分和变压器部分上下布置，此种情况下需要提出一种便于连线的布局方式。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种级联型变频器，所述变频器包括跨越在负载的三相上的多级功率单元和设置在所述功率单元下方的变压器，所述功率单元在每个级中的对应位置被串联连接以形成三相输出的每一相，其中，

所述功率单元前后两排、上下两层布置，且连接至所述负载的功率单元位于同一侧端；

第一级功率单元位于一排且导电连接；

A相所有功率单元上下两层地位于一排，另一排的功率单元按照B相和C相按级均匀地分层布置。

此种变频器进一步地减小了占地面积，而且功率单元之间的连接、中性点之间的连接和功率单元到负载之间的连接都会非常简单方便。第一级功率单元作为中性点的三个单元位于同一排，方便连线，而且，连接到负载的三个功率单元都位于同一侧端，这样就可以使用较短的线缆进行连接。尤其是，这种设计使得功率单元在系统中的布线简洁直观，相应地提高了系统组装的可靠性，也便于后期的维护。

在一种实施例中，所述变频器包括八级共24个功率单元，或者包括七级共21个功率单元。

本实用新型还提出了另外一种级联型变频器，所述变频器包括跨越在负载的三相上的多级功率单元和设置在所述功率单元下方的变压器，所述功率单元在每个级中的对应位置被串联连接以形成三相输出的每一相，其中，

所述功率单元前后两排、上中下三层布置，同一相的功率单元位于同一层，每一排最多12个功率单元；

连接至所述负载的功率单元位于同一排的同一侧端，第一级功率单元位于另一排的同一侧端且导电连接。

在一种实施方式中，所述变频器包括八级共24个功率单元，或者包括七级共21个功率单元。

此种变频器在宽度方向上进一步地缩短，更进一步地减小了占地面积，而且功率单元之间的连接、中性点之间的连接和功率单元到负载之间的连接都会非常简单方便。第一级功率单元作为中性点的三个单元位于同一排，方便连线，而且，连接到负载的三个功率单元都位于同一侧端，这样就可以使用较短的线缆进行连接。尤其是，这种设计使得功率单元在系统中的布线简洁直观，相应地提高了系统组装的可靠性，也便于后期的维护。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本实用新型上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中：

图1是一种级联型变频器的示意性封装；

图2是图3去掉了各个门和板以显示那里的组件的布置、按照一种实施方式的示意性封装；

图3示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图；

图4示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图；

图5示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图；

图6示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图；

图7示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图；

图8示出了按照一种实施方式的功率单元布置的示意图。

标号说明：

300 变频器

302 封装

304 控制和信息显示设备

306 吹风装置

308 控制器模块

314 变压器室

316 功率单元室

A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8 A相功率单元

B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8 B相功率单元

C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8 C相功率单元

M 负载

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。对于多个相同的构成部分，有时对其中之一标以符号，而对其他省略符号。

下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。

图1示处了示意性变频器300，包装于封装302中，封装302可以被适配并配置为容纳变频器300的各个组件，比如功率单元和变压器等。封装302的外部可以包括各个控制和信息显示设备304，使得客户或者技术人员能够改变变频器300的操作参数和当前操作状态。此外，可以提供多个门或其他进入装置以提供对包含于封装302中的各个组件的接近。吹风装置306可以定位为与封装302临近，以提供用于冷却变频器300的各个组件的空气流。吹风装置306可以被放置在封装302的顶部，由此减少整个变频器300的整体覆盖区。

图2为移除了各个门和进入装置的封装302中的变频器300，其中，封装302可以包括变压器室314，取决于变压器的操作参数，变压器室314的尺寸可以确定为提供在变压器和其他各个组件之间的足够空间，而功率单元室316可以与控制器模块308和变压器室314二者相邻地定位在封装302内部，比如在封装302的顶部上定位，位于变压器室314上方。

功率单元室316可以包括各个支架、底座、母线、连接器和用于可靠容纳和安装功率单元和将功率单元可操作地连接到变压器和输出连接的其他组件。每个功率单元被相同地设计，因此提供模块化的模块化集。

在变压器和负载之间可以连接功率单元的任何数量的三相集。系统可以包括跨越在负载的三相上的第一集或“级”功率单元A1，B1，C1，第二级功率单元A2，B2，C2，第三级功率单元A3，D3，C3，等等。在每个级中的对应位置(即A位置、B位置和C位置)可以被串联连接以形成三相输出的每一相。功率单元A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8串联连接以产生输出的第一相(例如A系列)，功率单元B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8串联连接以产生输出的第二相(例如B系列)，功率单元C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8串联连接以产生输出的第三相(例如C系列)，当然，如果系统只有七级功率单元，则相应地，功率单元A1、A2、A3、A4、A5、A6和A7串联连接以产生输出的第一相(例如A系列)，功率单元B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7串联连接以产生输出的第二相(例如B系列)，功率单元C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7串联连接以产生输出的第三相(例如C系列)。

本领域技术人员可知，A相、B相和C相共三相即三相电压，三相电压的幅值相等，彼此之间的相位相差120度，因此，A相、B相和C相功率单元并非特指对应某个具体的幅值和相位的功率单元，而只是为了区分这些功率单元中具有三个不同相位。在10～11kV级联型高压变频器中，最多时有24个功率单元，有时也存在21个功率单元。当然，还可以将A相、B相和C相分别定义为U相、V相和W相，或者分别定义为L1、L2、L3等其他名词。

为了减小占地面积，当需要将功率单元如上所述放置在变压器上方时，可以采用本实用新型提供的功率单元布局方式。

在一种级联型变频器的实施例中，尤其是10～11kV级联型高压变频器中，变频器包括跨越在负载的三相上的多级功率单元和设置在所述功率单元下方的变压器，所述功率单元在每个级中的对应位置被串联连接以形成三相输出的每一相，其中，

所述功率单元前后两排、上下两层布置，且连接至所述负载的功率单元位于同一侧端；

第一级功率单元位于一排且导电连接；

A相所有功率单元上下两层地位于一排，另一排的功率单元按照B相和C相按级均匀地分层布置。

如图3所示，在该实施例中，共有24个功率单元，这些功率单元在封装内位于变压器上方，功率单元前后两排、上下两层均匀布置，每个方框示意性地表示一个功率单元，实线的方框表示该功率单元位于前排，虚线的方框表示该功率单元位于后排，每一排上下分别有6个功率单元，每一层前后分别有6个功率单元，而且，连接到诸如电机之类的负载M的功率单元A8、B8和C8都位于一侧端，方便与负载的连线，否则可能会造成线缆连接不便，需要的线缆总长较长，增加了成本。

而且，第一级功率单元都位于前排，C1单元同时连接A1单元和B1单元，方便了中性点的连线，将A相所有功率单元上下两层地位于一排，另一排的功率单元按照B相和C相按级均匀地分层布置，这样就在中性点连线外，上下层之间仅需要A4和A5单元之间连线即可。前后排之间的连线也非常简单，因为每一相的功率单元需要串联在一起，这样，只需要B2连接B3、C2连接C3便可以将前后两排的功率单元连接在一起，线缆的整体走线路径就非常简洁方便。

图4示出了另外一种实施例，A1至A4放在了上面一层，而A5至A8放在下面一层，B1单元则同时连接A1单元和C1单元，其他单元的位置和连接与图3一致。

除了共有24个功率单元的变频器之外，还可能存在七级共21个功率单元的级联型变频器，如图5所示，这些功率单元也是前后两排、上下两层布置，且连接至负载的功率单元A7、B7和C7位于同一侧端；第一级功率单元A1、B1和C1位于前面一排且导电连接；A相所有功率单元上下两层地位于一排，其中A1至A4位于下层，而A5、A6和A7位于上层，另一排的功率单元按照B相和C相按级均匀地分层布置，也就是说，B3、B4、B5、B6和B7位于后面一排的上层，而C3、C4、C5、C6和C7位于后面一排的下层。同样，中性点单元和连接负载M的单元的位置，都使得连接线缆等非常方便。而且，前排上下层之间只需要在中性点连线之外，连接A4和A5两个单元即可。

图6示出了另外一种实施例，A1至A4放在了上面一层，而A5至A7放在下面一层，其他单元的位置和连接与图4一致。

当然，在变压器尺寸允许的情况下，还可以将功率单元按照前后两排、上中下三层布置，同一相的功率单元位于同一层，每一排最多12个功率单元，连接至负载的功率单元位于同一排的同一侧端，第一级功率单元位于另一排的同一侧端且导电连接。这样布置会使得占地尺寸进一步缩小。

如图7所示，每个方框示意性地表示一个功率单元，实线的方框表示该功率单元位于前排，虚线的方框表示该功率单元位于后排，所有的A相功率单元都位于最下一层，A1至A4位于一排，A5至A8位于一排，所有的B相功率单元都位于中间一层，B1至B4位于一排，B5至B8位于一排，所有的C相功率单元都位于最上一层，C1至C4位于一排，C5至C8位于一排，中性点单元即第一级功率单元都位于前排一侧，方便了连接，而连接负载M的功率单元A8、B8和C8则位于后排一侧，也方便了连接线缆。前后两排则使用线缆连接，即前排的A4连接后排的A5，前排的B4连接后排的B5，前排的C4连接后排的C5。

图8示出了另外一种实施例，在该实施例中只有七级共21个功率单元，所以后排每层只少了1个功率单元，其他单元的位置和连接与图4一致。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。