專利名稱：整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基本電子電路，更為具體地講，本實(shí)用新型涉及一 種電子變頻器，尤其是指一種整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器。在國際專利分類表中， 本實(shí)用新型應(yīng)分為H03大類。
技術(shù)背景目前，有關(guān)整流逆變變頻器的產(chǎn)品不少，也得到相當(dāng)?shù)耐茝V和應(yīng)用，但是現(xiàn)有技術(shù)仍有不足之處，其主要缺陷是由于現(xiàn)有控制過程經(jīng)過單元再次 分配驅(qū)動(dòng)信號(hào)，引起二次分配誤差和二次分配電路抗干擾技術(shù)問題。目前技 術(shù)為了解決控制電源與動(dòng)力電源共地問題，通常采用取用內(nèi)部動(dòng)力電源經(jīng)過DC/DC變換。受到了供電電源和負(fù)載變化引起的控制電源波動(dòng)的影響。經(jīng)過 二次運(yùn)放再次分配驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其控制誤差明顯變大；其次，由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù) 雜，所使用的元件較多，成本高，體積大，耗能大，抗干擾性差，單元內(nèi)部 的復(fù)雜控制部分易受到單元內(nèi)功率電子器件高電磁干擾和高溫度的影響，在 轉(zhuǎn)換過程中所帶來的誤差也勢(shì)必增加，在單元內(nèi)部嚴(yán)酷的工作環(huán)境下，可靠 性明顯降低；；再有，對(duì)于高電壓、大功率產(chǎn)品，尚沒有完好的技術(shù)方案。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)已有技術(shù)的不足，提供結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的、 可以減小在轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生誤差和具有抗干擾的、工作效率高的、高電壓、 大功率的一種整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器。本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器包括一個(gè)變壓器和三路功率單元。 所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三 路功率單元。三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起作為三相電源星形Y連接 的中點(diǎn)；上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率 單元共形成三個(gè)輸出端。所述的變壓器為星，三角延邊連接式或Z型連接式變壓器，其次級(jí)接 向所述的三路九個(gè)功率單元。所述的第一路功率單元包括第一功率單元l一l、第二功率單元l一2和 第三的功率單元l一3，上述的三個(gè)功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成級(jí)聯(lián)式電路。所述的第二路功率單元包括第四功率單元2—1、第五功率單元2—2和 第六的功率單元2—3,上述的三個(gè)功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成 級(jí)聯(lián)式電路。所述的第三路功率單元包括第七功率單元3—1、第八功率單元3—2和 第九的功率單元3—3，上述的三個(gè)功率單元的相臨的輸出端依次連接以形成 級(jí)聯(lián)式電路。所述的星 三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級(jí)共有9個(gè)繞組。 所述的9個(gè)繞組分別依次連接第一功率單元1一1、第四功率單元2—1、第七功率單元3—1、第二功率單元1—2、第五功率單元2—2、第八功率單元3—2、第三功率單元1一3、第六功率單元2—3、第九功率單元3—3。 所述的第一功率單元1—1至第九功率單元3—3的每個(gè)功率單元的電路 均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動(dòng)器部分；所述的整流器部分與所述的 逆變器部分相連接；所述的驅(qū)動(dòng)器部分接向所述的逆變器部分。在所述整流器部分的輸出端附有濾波器，所述的濾波器為由第一電容d 至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器組。所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流二極管Di、第 二整流二極管D2、第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第五整流二極管 D5和第六整流二極管De。所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT,、第二絕緣柵雙 極型晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體 管IGBT4。所述的驅(qū)動(dòng)器部分包括第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū)動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)。所述的第一整流二極管Di的陰極、第二整流二極管D2的陰極和第三整流 二極管D3的陰極連接在一起并分別和所述的第一電容d的正極、第一絕緣柵 雙極型晶體管IGBL的漏極、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的漏極相連接。所述的第四整流二極管DJ日極、第五整流二極管Ds陽極和第六整流二極 管D6的陽極連接在一起并分別和所述的第n電容Cn的負(fù)極、第三絕緣柵雙 極型晶體管IGBT3的漏極、第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接。所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGB1\的源極和第三絕緣柵雙極型晶體 管IGBT3的漏極相連接形成第一輸出端1，所述的第二絕緣柵雙極型晶體管 IGBT2的源極和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接形成第二輸出端2.所述的第一驅(qū)動(dòng)連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBTi的柵極， 所述的第二驅(qū)動(dòng)連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的柵極， 所述的第三驅(qū)動(dòng)連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的柵極， 所述的第四驅(qū)動(dòng)連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的柵極。 所述的第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū)動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)的型號(hào)均為 DDIGD515EI。所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT!、第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2、 第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBL均為3300V 功率逆變?cè)?。由于本?shí)用新型采用了上述的技術(shù)方案，所述的功率單元采用級(jí)聯(lián)式連 接，為高電壓、大功率，提供了很好的技術(shù)方案。其逆變器部分的功率逆 變?cè)唤^緣柵雙極型晶體管IGBT，分別通過光數(shù)字信號(hào)控制，不再有單元 內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程，避免了轉(zhuǎn)換過程中的誤差和干擾，不但提高了調(diào)制精度和穩(wěn) 定度，而且也提高了工作效率，使用該整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器更有利于環(huán)保 和節(jié)能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行扼要說明，其中 圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的接有負(fù)載時(shí)的電路方框原理圖。 圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的功率單元的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。從附圖1中可以看到 圖中所接的負(fù)載為電機(jī)M。在該實(shí)施例中，所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器包 括一個(gè)變壓器和三路九個(gè)功率單元。所述的三路功率單元分別為第一路功率 單元、第二路功率單元和第三路功率單元。上述三路功率單元的最上面的輸 出端連接在一起作為三相電源星形Y連接的中點(diǎn)，如附圖1所示。上述三路 功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個(gè)輸出端，這三個(gè)輸出端連接電機(jī)M。所述的變壓器為星'三角延邊連接式或Z 型連接式變壓器，其次級(jí)接向所述的三路功率單元。所述的第一路功率單元 包括第一功率單元l一l、第二功率單元1一2和第三功率單元1一3，上述三 個(gè)功率單元相臨的輸出端依次連接以形成級(jí)聯(lián)式電路。這里須要指出，本實(shí) 用新型并不僅限于第一功率單元l一l、第二功率單元l一2和第三功率單元 l一3這三個(gè)功率單元，根據(jù)具體情況和實(shí)際需要，所述級(jí)聯(lián)式電路的功率單元數(shù)可以適當(dāng)調(diào)整，例如功率單元數(shù)可以是5個(gè)或多個(gè)。本實(shí)用新型所使用 的絕緣柵雙極型晶體管IGBT均為3300V等級(jí)功率逆變?cè)?，在每?個(gè)功 率單元級(jí)聯(lián)時(shí)，其相電壓為3500V—3800V，所輸出的線電壓為6000V—6600V; 當(dāng)每相5個(gè)功率單元級(jí)聯(lián)時(shí)，其相電壓為5800V—6300V，所輸出的線電壓為 10000V—11000V。同樣，在實(shí)施實(shí)例中所述的第二路功率單元包括第四功 率單元2—1、第五功率單元2 —2和第六功率單元2—3,上述三個(gè)功率單 元相臨的輸出端依次連接以形成級(jí)聯(lián)式電路；所述的第三路功率單元包括第 七功率單元3—1、第八功率單元3—2和第九功率單元3—3，上述三個(gè)功率 單元相臨的輸出端依次連接以形成級(jí)聯(lián)式電路。所述的星 三角延邊連接式 或Z型連接式變壓器的次級(jí)共有9個(gè)繞組。所述的9個(gè)繞組分別依次連接第 一功率單元l一l、第四功率單元2—1、第七功率單元3—1、第二功率單元 l一2、第五功率單元2—2、第八功率單元3—2、第三功率單元l一3、第六 功率單元2—3、第九功率單元3—3。這里順便指出如附圖1所示，所述的星 三角延邊連接式或Z型連 接式變壓器的次級(jí)共有9個(gè)繞組，分別移相+20°、 0、 —20°，這9個(gè)繞組分 別連接到圖中的9個(gè)功率單元的每一個(gè)整流器部分的輸入端，結(jié)合附圖2的 電路原理圖可以看得更為清楚。從第一功率單元l一l至第九功率單元3—3，共有九個(gè)功率單元，每個(gè) 功率單元的電路結(jié)構(gòu)完全一樣，均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動(dòng)器三 個(gè)部分。所述的整流器部分與所述的逆變器部分相連接。所述的驅(qū)動(dòng)器部分 接向所述的逆變器部分?，F(xiàn)結(jié)合附圖2可以進(jìn)一步看到在所述整流器部分的輸出端附有濾波器， 所述的濾波器為由第一電容d至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器 組。此處所公開的都是電解電容，應(yīng)該指出，所述的電容是作為濾波器構(gòu)成 電壓源電路而使用的，電容數(shù)量的多少可根據(jù)具體負(fù)載需要而定，只要達(dá)到 濾波的目的即可。對(duì)電容容量的要求，目前所使用單個(gè)電容可達(dá)到l萬5千 微法左右，因此電容的個(gè)數(shù)根據(jù)不同變頻器要求及單個(gè)電容容量的大小來確 定。在本實(shí)施例中所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流 二極管Di、第二整流二極管D2、第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第 五整流二極管D5和第六整流二極管De。另外，也可以看到，逆變器部分的關(guān) 鍵元件為絕緣柵雙極型晶體管IGBT (insulated-gate bipolar transistor)。所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT\、第 二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT" 所述的驅(qū)動(dòng)器部分包括第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū) 動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)。其工作原理是所述的絕緣柵雙極型晶體管IGBT均為3300V 等級(jí)功率逆變?cè)柚隍?qū)動(dòng)器向逆變?cè)謩e發(fā)出光數(shù)字信號(hào)，控制所 述元件的柵極，使上述的四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管分別以對(duì)角線的方式次序 地導(dǎo)通，在輸出端形成PWM (pulse width modulated)—脈寬調(diào)制波。由于 不存在現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程，所以避免了轉(zhuǎn)換過程中的誤差和干擾，其 頻率的調(diào)節(jié)精度達(dá)到0.01Hz，型式試驗(yàn)實(shí)測(cè)輸入電流諧波總量小于1%，輸 出電壓諧波總量小于2.5%，屬國內(nèi)領(lǐng)先水平。由于其它方面均為已有技術(shù)， 所以不再贅述。在圖中可以進(jìn)一步看到所述的第一整流二極管D,的陰極、 第二整流二極管D2的陰極和第三整流二極管D3的陰極連接在一起后并分別和 第一電容d的正極、第一絕緣柵雙極型晶體管IGBL的漏極、第二絕緣柵雙 極型晶體管IGBT2的漏極相連接。所述的第四整流二極管D4陽極、第五整流 二極管Ds陽極和第六整流二極管De的陽極連接在一起后并分別和第n電容 Cn的負(fù)極、第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的源極、第四絕緣柵雙極型晶體 管IGBT4的源極相連接。所述的第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT,的源極和第三 絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的漏極相連接形成第一輸出端l,所述的第二絕緣 柵雙極型晶體管IGBT2的源極和第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的漏極相連接 形成第二輸出端2。所述的第一驅(qū)動(dòng)連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管 IGBTi的柵極，所述的第二驅(qū)動(dòng)連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管IGBT3的 柵極，所述的第三驅(qū)動(dòng)連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管IGBT2的柵極， 所述的第四驅(qū)動(dòng)連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管IGBT4的柵極。在本實(shí)施例中，所述的第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū)動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)的型 號(hào)均為DDIGD515EI。當(dāng)然，在必要時(shí)，也可以采用功能類似的其它型號(hào)的器 件，只要完成實(shí)用新型目的即可。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，工藝穩(wěn)定可靠，調(diào)制精度高，抗干擾性強(qiáng)，有利于節(jié) 能和環(huán)保，很值得推廣。
權(quán)利要求1.一種整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器包括一個(gè)變壓器和三路功率單元；所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元；上述三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起作為三相電源星形Y連接的中點(diǎn)；上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個(gè)輸出端；所述的變壓器為星·三角延邊連接式或Z型連接式變壓器，其次級(jí)接向所述的三路功率單元；所述的功率單元的電路均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動(dòng)器部分；所述的整流器部分與所述的逆變器部分相連接；所述的驅(qū)動(dòng)器部分接向所述的逆變器部分。
2 .根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 所述的第一路功率單元包括第一功率單元(l一l)、第二功率單元(l一 2)和第三的功率單元(l一3)，上述的三個(gè)功率單元相臨的輸出端依次連 接以形成級(jí)聯(lián)式電路；所述的第二路功率單元包括第四功率單元(2—1)、第五功率單元(2— 2)和第六的功率單元(2—3)，上述的三個(gè)功率單元相臨的輸出端依次連 接以形成級(jí)聯(lián)式電路；所述的第三路功率單元包括第七功率單元(3—1)、第八功率單元(3— 2)和第九功率單元(3—3)，上述的三個(gè)功率單元相臨的輸出端依次連接 以形成級(jí)聯(lián)式電路；所述的星 三角延邊連接式或Z型連接式變壓器的次級(jí)共有9個(gè)繞組； 所述的9個(gè)繞組分別依次連接所述的第一功率單元(l一l)、第四功率 單元(2—1)、第七功率單元(3—1)、第二功率單元(l一2)、第五功率 單元(2—2)、第八功率單元(3—2)、第三功率單元(l一3)、第六功率 單元(2—3)、第九功率單元(3—3)。
3 .根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 在所述整流器部分的輸出端附有濾波器，所述的濾波器為由第一電容d至第n電容Cn的串、并聯(lián)電容組成的電容器組。
4 .根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 所述的整流器部分為三相全波整流電路，其包括第一整流二極管(D》、第二整流二極管(D2)、第三整流二極管(D3)、第四整流二極管(D4)、第 五整流二極管(D5)和第六整流二極管(D6)。
5 .根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于-所述的逆變器部分包括第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管和第四絕緣柵雙極型晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 所述的驅(qū)動(dòng)器部分包括第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū)動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)。
7 .根據(jù)權(quán)利要求3、 4、 5或6所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征 在于所述的第一整流二極管(D》的陰極、第二整流二極管(D2)的陰極和 第三整流二極管(D3)的陰極連接在一起并分別和所述的第一電容(d)的 正極、第一絕緣柵雙極型晶體管的漏極、第二絕緣柵雙極型晶體管的漏極相 連接；所述的第四整流二極管(D4)陽極、第五整流二極管(D5)陽極和第六 整流二極管(D6)的陽極連接在一起并分別和所述的第n電容(Cn)的負(fù)極、 第三絕緣柵雙極型晶體管的源極、第四絕緣柵雙極型晶體管的源極相連接；所述的第一絕緣柵雙極型晶體管的源極和第三絕緣柵雙極型晶體管的 漏極相連接形成第一輸出端1，所述的第二絕緣柵雙極型晶體管的源極和第 四絕緣柵雙極型晶體管的漏極相連接形成第二輸出端2;所述的第一驅(qū)動(dòng)連接所述的第一絕緣柵雙極型晶體管的柵極， 所述的第二驅(qū)動(dòng)連接所述的第三絕緣柵雙極型晶體管的柵極， 所述的第三驅(qū)動(dòng)連接所述的第二絕緣柵雙極型晶體管的柵極， 所述的第四驅(qū)動(dòng)連接所述的第四絕緣柵雙極型晶體管的柵極。
8 .根據(jù)權(quán)利要求6所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 所述的第一驅(qū)動(dòng)、第二驅(qū)動(dòng)、第三驅(qū)動(dòng)和第四驅(qū)動(dòng)的型號(hào)均為DDIGD515EI。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器，其特征在于 所述的第一絕緣柵雙極型晶體管、第二絕緣柵雙極型晶體管、第三絕緣柵雙極型晶體管和第四絕緣柵雙極型晶體管均為3300V功率逆變?cè)?br>
專利摘要一種整流逆變級(jí)聯(lián)式變頻器。該變頻器包括一個(gè)變壓器和三路功率單元。所述的三路功率單元分別為第一路功率單元、第二路功率單元和第三路功率單元。上述三路功率單元的最上面的輸出端連接在一起。上述三路功率單元每一路最下面的輸出端為該路的輸出端，三路功率單元共形成三個(gè)輸出端。所述變壓器為星·三角延邊連接式變壓器，其次級(jí)接向所述的三路功率單元。每個(gè)功率單元的電路均包括整流器部分、逆變器部分和驅(qū)動(dòng)器部分；所述整流器部分與逆變器部分相連接；而驅(qū)動(dòng)器部分接向逆變器部分。本實(shí)用新型調(diào)制精度高，抗干擾性強(qiáng)，有利于節(jié)能和環(huán)保，值得推廣。
文檔編號(hào)H02M5/00GK201174662SQ20082007941
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者于永慶, 洪 何, 吳學(xué)智, 吳曉明, 張雪峰, 徐大國, 玉 鐘 申請(qǐng)人:北京康得環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>