一种叠加斩波的高压转子变频装置的制作方法

1.本实用新型涉及高压电机调速技术领域，具体为一种叠加斩波的高压转子变频装置。


背景技术：

2.高压转子变频器是近些年发展起来的一种高压绕线电机调速设备，通常应用于拖动风机泵类负载的高压绕线电机调速，广泛应用于各种工业、水利、城市供热供水等多种领域；
3.目前市场上的高压转子变频器都是以升压斩波电路(boost)为基本原型的，配用电机容量为220kw到3500kw之间，设备启动方式一般为液阻启动或者可变电阻启动，设备构成一般为启动柜、整流变频柜和逆变柜；
4.由于高压绕线电机转子电压一般不是很高，主电路斩波器大多采用进口igbt斩波模块并联构成，并联几只igbt模块就需要同样数量的均流滤波电抗器，由于多管并联，且igbt工作在千赫兹的开关频率级别，频率越高开关损耗越大，igbt的发热量越大，且多管并联的同步性需要很高的技术要求，即使采用光纤技术传输，由于igbt 管自身特性的差异，开通关断时间还是不能保证完全相同，对igbt 的安全工作构成威胁；
5.同时由于有几只igbt并联就需要同样数量的均流滤波电抗器，这些都是工作在几百安的电流环境下，设备体积大，且发热量高，需要与之配套的散热装置，使得整个变频器体积和重量都比较臃肿。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种叠加斩波的高压转子变频装置，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种叠加斩波的高压转子变频装置，包括整流单元、第一电抗器单元、第一绝缘栅双极型晶体管单元、第一逆止二极管、第二绝缘栅双极型晶体管单元、第二逆止二极管、电容器、第二电抗器单元和逆变单元、驱动单元；
8.所述第一电抗器单元串接设置在整流单元的正极和第一绝缘栅双极型晶体管单元的栅极之间，第一逆止二极管串接设置在第一绝缘栅双极型晶体管单元栅极和电容器之间，第二电抗器单元串接设置在电容器和逆变单元阴极之间。
9.根据上述技术方案，所述第一电抗器单元串接设置在整流单元的正极和第二绝缘栅双极型晶体管单元的栅极之间，第二逆止二极管串接设置在第二绝缘栅双极型晶体管单元栅极和电容器之间。
10.根据上述技术方案，所述整流单元正极输出端串联第一电抗器单元后连接到第一逆止二极管的阳极，同时连接到第二逆止二极管的阳极，第一逆止二极管阴极串联第二电抗器单元后连接到逆变单元阴极，第二逆止二极管与第一逆止二极管并联连接。
11.根据上述技术方案，所述第一绝缘栅双极型晶体管单元的栅极输入端连接第一逆止二极管的阳极，所述第二绝缘栅双极型晶体管单元的栅极输入端连接第二逆止二极管的阳极，所述电容器的一端连接第一逆止二极管的阴极，同时连接第二逆止二极管的阴极。
12.根据上述技术方案，所述整流单元负极、第一绝缘栅双极型晶体管单元的射极输出端、第二绝缘栅双极型晶体管单元的射极输出端、电容器的另一端和逆变单元正极相互连接。
13.根据上述技术方案，所述驱动单元连接第一绝缘栅双极型晶体管单元的门极输入端，同时连接第二绝缘栅双极型晶体管单元的门极输入端。
14.根据上述技术方案，斩波管使用普通igbt模块或内部集成逆止二极管的专用斩波模块；
15.针对于高压电机转子电压电流不是很大的现状，我们可以选用电压等级1200v/1700v/3300v/4500v/6500v，电流等级600a至3600a 的igbt模块。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型结构科学合理，使用安全方便，首先采用叠加斩波的办法来提高主回路频率，可以多只igbt公用一个均流电抗器，频率提高则电抗器的电感量可以减小，体积减小，电抗器占据设备的主要重量，体积减小对设备整机重量影响明显。
17.其次降低单igbt管斩波频率，使得igbt的发热量大幅度下降，即使多管并联叠加的热量也远小于原发热量，可减少散热装置，缩小装置体积，温升低设备稳定性增加，寿命延长，装置整机损耗降低，效率提升。
附图说明
18.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
19.在附图中：
20.图1是本实用新型的电路结构示意图；
21.图中标号：10、整流单元；20、第一电抗器单元；30、第一绝缘栅双极型晶体管单元；40、第一逆止二极管；31、第二绝缘栅双极型晶体管单元；41、第二逆止二极管；50、电容器；60、第二电抗器单元；70、逆变单元；80、驱动单元。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.实施例：如图1所示，本实用新型提供技术方案，一种叠加斩波的高压转子变频装置，包括整流单元10、第一电抗器单元20、第一绝缘栅双极型晶体管单元30、第一逆止二极管40、第二绝缘栅双极型晶体管单元31、第二逆止二极管41、电容器50、第二电抗器单元 60和逆变单元70、驱动单元80；
24.第一电抗器单元20串接设置在整流单元10的正极和第一绝缘栅双极型晶体管单元30的栅极之间，第一逆止二极管40串接设置在第一绝缘栅双极型晶体管单元30栅极和电容器50之间，第二电抗器单元60串接设置在电容器50和逆变单元70阴极之间。
25.进一步的，第一电抗器单元20串接设置在整流单元10的正极和第二绝缘栅双极型晶体管单元31的栅极之间，第二逆止二极管41串接设置在第二绝缘栅双极型晶体管单元31栅极和电容器50之间。
26.进一步的，整流单元10正极输出端串联第一电抗器单元20后连接到第一逆止二极管40的阳极，同时连接到第二逆止二极管41的阳极，第一逆止二极管40阴极串联第二电抗器单元60后连接到逆变单元70阴极，第二逆止二极管41与第一逆止二极管40并联连接。
27.进一步的，第一绝缘栅双极型晶体管单元30的栅极输入端连接第一逆止二极管40的阳极，第二绝缘栅双极型晶体管单元31的栅极输入端连接第二逆止二极管41的阳极，电容器50的一端连接第一逆止二极管40的阴极，同时连接第二逆止二极管41的阴极。
28.进一步的，整流单元10负极、第一绝缘栅双极型晶体管单元30 的射极输出端、第二绝缘栅双极型晶体管单元31的射极输出端、电容器50的另一端和逆变单元70正极相互连接。
29.进一步的，驱动单元80连接第一绝缘栅双极型晶体管单元30的门极输入端，同时连接第二绝缘栅双极型晶体管单元31的门极输入端。
30.进一步的，斩波管使用普通igbt模块或内部集成逆止二极管的专用斩波模块；
31.针对于高压电机转子电压电流不是很大的现状，我们可以选用电压等级1200v/1700v/3300v/4500v/6500v，电流等级600a至3600a 的igbt模块。
32.本实用新型的工作原理及使用流程：如果主回路工作斩波频率为10k，我可以通过两个并联的5k频率来叠加得到10k；再进一步并联的igbt增加到5个，则单只igbt的实际工作频率变为主频率的五分之一，单只igbt的工作频率减小能极大的降低设备整体的散热量。
33.再者我们可以采取保持相互并联的igbt频率不变，通过增加并联的数量来增加整个主回路的频率，主回路的频率提高，前级和后极的电抗器电感量就可以减小，从而减小电抗器的尺寸。
34.目前以英飞凌1700v igbt斩波模块为例，开通和关断时间在50ns 以内，单模块实际使用2k频率基本已到工作极限，如果采用5只igbt 并联的叠加斩波方式，可使主电路频率达到10k，周期100us内，完全可以实现理想的开通关断曲线。
35.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。