專利名稱：一種高壓大功率變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請涉及一種高壓大功率變頻器。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)高壓大功率變頻器主流技術(shù)用的是功率單元串聯(lián)的羅賓康技術(shù)，這個技 術(shù)的不足是要采用價格貴、損耗大的移相輸入變壓器。

發(fā)明內(nèi)容
本專利申請所要解決的技術(shù)問題就是為了克服以上的不足，提出了一種可靠性高 的高壓大功率變頻器。本專利申請采用以下技術(shù)方案一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組，所述濾 波器組連接在整流器與逆變器組之間，所述輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M > 2，每個 變壓器原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N ^ 2 ；所述變壓器原邊的每 個三相繞組的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，M個副邊三相繞組的 同相繞組依次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組；所述逆變器組包括MXN個 三相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，每個三相逆變器的輸出連接一個原邊三相繞組；其 中M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /M，M個副邊三相繞組之間不移相，三相 逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原 邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60° /M，三相逆變器輸出給M個 變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊三相繞組之間不 移相，M個副邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦 脈寬調(diào)制基波依次移相60° /M。所述濾波器組包括MXN個電容，每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相 逆變器兩端，所述高壓大功率變頻器還包括MXN個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相 應(yīng)的一個電容并聯(lián)。所述的高壓大功率變頻器還包括與三相逆變器相同數(shù)量的三相接觸器、全控型電 力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到 相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相；一個三相接觸器、及 相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并 構(gòu)成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接三相繞組，其 余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插 座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓大功率變頻器還包括備用單元，所 述備用單元包括備用原邊三相繞組、備用全控型電力電子器件、備用三相接觸器、備用三相 逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱；所述備用三相接觸器、備用三相逆 變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱上；備用三相接觸器包括三對開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相； 備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接備用三相繞組，其余兩對插 頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或 投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正常時，備用的單元不投入運行，若運行的某單元 出故障，這備用的單元立即自動投入運行，隨后把出故障的單元旁路。一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組，所述濾 波器組連接在整流器與逆變器組之間，所述輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M > 2，每個 變壓器原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三 相繞組，其中N ^ 2 ；所述變壓器原邊的每 個三相繞組的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，M個副邊三相繞組的 同相繞組依次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組；所述逆變器組包括N個三 相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，M個變壓器的N個原邊三相繞組并聯(lián)成N個原邊三相 繞組單元，每個原邊三相繞組單元由每個變壓器的一個原邊三相繞組并聯(lián)組成，一個三相 逆變器輸出連接一個原邊三相繞組單元，所述N個三相逆變器均分成E隊，其中E > 2，其中 M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /M，M個副邊三相繞組之間不移相，不同隊三 相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊 三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60° /M，不同隊三相逆變器輸出給 相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊三相繞組之間不 移相，M個副邊三相繞組之間不移相，不同隊三相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正 弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /E。所述濾波器組包括N個電容，每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相逆變 器兩端，所述高壓大功率變頻器還包括N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一 個電容并聯(lián)。所述的高壓大功率變頻器還包括與三相逆變器相同數(shù)量的三相接觸器、全控型電 力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到 相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相；一個三相接觸器、及 相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并構(gòu) 成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接三相繞組單元， 其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對 插座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓大功率變頻器還包括備用單元，所 述備用單元包括備用原邊三相繞組單元、備用全控型電力電子器件、備用三相接觸器、備用三 相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱；所述備用三相接觸器、備用三相 逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱上；備用三相接觸器包括三對 開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相； 備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接備用三相繞組單元，其余兩對 插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或 投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正常時，備用的單元不投入運行，若運行的某單元 出故障，這備用的單元立即自動投入運行，隨后把出故障的單元旁路。一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組和輸出變壓器，所述濾 波器組連接在整流器與逆變器組之間；所述逆變器組包括N個三相逆變器，所述輸出變壓器原邊包括N個三相繞組，其中N ^ 2，副邊包括一個三相繞組，所述逆變器組的每個三相 逆變器的三相輸出分別連接到輸出變壓器的一個原邊三相繞組；所述原邊三相繞組均分成 P組，其中P ^ 2，不同組的原邊三相繞組之間依次移相60° /P，三相逆變器輸出給不同組 原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相，或不同組原邊三相繞組之間不移相，三相逆變 器輸出給不同組原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /P。所述濾波器組包括N個電容，每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相逆變 器兩端；所述高壓大功率變頻器還包括N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一 個電容并聯(lián)。所述的高壓大功率變頻器還包括與三相逆變器相同數(shù)量的三相接觸器、全控型電 力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到 相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相；一個三相接觸器、及 相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并 構(gòu)成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接三相繞組，其 余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插 座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓大功率變頻器還包括備用單元，所 述備用單元包括備用原邊三相繞組、備用全控型電力電子器件、備用三相接觸器、備用三相 逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱；所述備用三相接觸器、備用三相逆 變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱上；備用三相接觸器包括三對開 關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相； 備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接備用三相繞組，其余兩對插 頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或 投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正常時，備用的單元不投入運行，若運行的某單元 出故障，這備用的單元立即自動投入運行，隨后把出故障的單元旁路。本專利申請與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本專利申請的高壓大功率變頻器與羅 賓康技術(shù)比，在使用相同耐壓的電力電子器件的條件下，本專利申請使用的變壓器三相繞 組的數(shù)量要減少。例如用1700V的IGBT，本專利申請的三相繞組數(shù)量為16個，羅賓康技術(shù) 為24個。在同樣進(jìn)線電壓的情況下，本專利申請使用的變壓器的鐵耗要減小，原因是羅賓 康技術(shù)的輸入變壓器其輸入電壓是恒定不變的，鐵耗是固定的和高的，本專利申請使用的 輸出變壓器其電壓隨變頻器的輸出頻率的高低而變化，鐵耗是變化的和低的；并且，很方便 冗余設(shè)計，可以設(shè)計出可靠性很高的高壓變頻器，也很方便改變變頻器輸出電壓等級。


圖1本專利申請具體實施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本專利申請具體實施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本專利申請具體實施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖圖4本專利申請中的三相逆變器可使用的旁路單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施方式并結(jié)合附圖對本專利申請做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施方式
一一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組。濾波器 組連接在整流器與逆變器組之間。輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M ^ 2，每個變壓器 原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N > 2。變壓器原邊的每個三相繞組 的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同。M個副邊三相繞組的同相繞組依 次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組。逆變器組包括MXN個三相逆變器，各 個三相逆變器依次串聯(lián)，每個三相逆變器的輸出連接一個原邊三相繞組。其中M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /M，M個副邊三相繞組之間不 移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變 壓器的原邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60° /M，三相逆變器輸 出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊三相繞 組之間不移相，M個副邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞 組的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /M。濾波器組可包括MXN個電容，每個電容分別并聯(lián)在逆變器組的一個三相逆變器 兩端。上述高壓大功率變頻器還可包括MXN個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的 一個電容并聯(lián)。假設(shè)輸入交流電壓為10000V，并且，輸出變壓器組副邊三相繞組采用星形連接，用 1700V的IGBT，余量系數(shù)為2. 46，逆變器組的三相逆變器數(shù)量為10000/(1700/2. 46) ^ 15 個或取16個，輸出變壓器組的原邊三相繞組數(shù)量為15個或16個。若取15個，可以分成M =3個變壓器，每個變壓器有N = 5個原邊三相繞組，不同變壓器原邊三相繞組之間依次移 相60° /3 = 20°，M = 3個副邊三相繞組之間不移相，輸入不同變壓器原邊三相繞組的正 弦脈寬調(diào)制(SPWM)基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間不移相，M= 3個副邊三 相繞組之間依次移相60° /3 = 20°，輸入不同變壓器原邊三相繞組的SPWM基波不移相。 或不同變壓器原邊三相繞組之間不移相，M = 3個副邊三相繞組之間不移相，輸入不同變壓 器原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波依次移相60° /3 = 20°。當(dāng)然若取15個，也可以分成M = 5個變壓器，每個變壓器有N = 3個原邊三相繞 組，不同變壓器原邊三相繞組之間依次移相60° /5 = 12°，M = 5個副邊三相繞組之間不 移相，輸入不同變壓器原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶?相繞組之間不移相，M = 5個副邊三相繞組之間依次移相60° /5=12°，輸入不同變壓器 原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間不移相，M = 5個副邊三相繞組之間不移相，輸入不同變壓器原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波依次移 相 60° /5 = 12°。如圖1所示，一種高壓大功率變頻器，包括整流器1、濾波器組2、逆變器組3和輸出變壓器組4。濾波器組2 包括 15 個串聯(lián)電容 C11、C12、C13、C14、C15，C21、C22、C23、C24、C25， C31、C32、C33、C34、C35。高壓大功率變頻器還可包括3 X 5 = 15個靜態(tài)均壓電阻，一個靜 態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。逆變器組3包括15個串聯(lián)的三相逆變器NB11、NB12、 NB13、NB14、NB15，NB21、NB22、NB23、NB24、NB25, NB31、NB32、NB33、NB34、NB35。輸出變壓器組4包括3(M = 3)個變壓器5。變壓器5原邊具有5(N = 5)個、副邊具有一個三相繞組。輸出變壓器組4有3X5= 15個原邊三相繞組，即S11、S12、S13、S 14、S15，S21、S22、S23、S24、S25，S31、S32、S33、S34、S35。輸出變壓器組 4 有 3 個副邊三相 繞組1X、1Y、1Z，2X、2Y、2Z，3X、3Y、3Z。3個副邊三相繞組同相的繞組依次串聯(lián)，S卩1Χ-2Χ-3Χ 依次串聯(lián)，1Υ-2Υ-3Υ依次串聯(lián)，1Ζ-2Ζ-3Ζ依次串聯(lián)后，再連接成星型三相繞組(U、V、W)。變 壓器原邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，變壓器的副邊的每個三相繞組的電壓、功率相 同。每個三相逆變器的三相輸出連接一個原邊三相繞組。即三相逆變器NBll輸出連 接原邊三相繞組Sl 1，三相逆變器NB12輸出連接原邊三相繞組S12，三相逆變器NB13輸出 連接原邊三相繞組S13，三相逆變器NB14輸出連接原邊三相繞組S14，三相逆變器NB15輸 出連接原邊三相繞組S15 ；三相逆變器NB21輸出連接原邊三相繞組S21，三相逆變器NB22 輸出連接原邊三相繞組S22，三相逆變器NB23輸出連接原邊三相繞組S23，三相逆變器NB24 輸出連接原邊三相繞組S24，三相逆變器NB25輸出連接原邊三相繞組S25 ；三相逆變器 NB31輸出連接原邊三相繞組S31，三相逆變器NB32輸出連接原邊三相繞組S32，三相逆變 器NB33輸出連接原邊三相繞組S33，三相逆變器NB34輸出連接原邊三相繞組S34，三相逆 變器NB35輸出連接原邊三相繞組S35。每個三相逆變器的直流端并聯(lián)一個電容。三相逆變器NBll的直流端并聯(lián)電容 C11，三相逆變器NB12的直流端并聯(lián)電容C12，三相逆變器NB13的直流端并聯(lián)電容C13，三 相逆變器NB14的直流端并聯(lián)電容C14，三相逆變器NB15的直流端并聯(lián)電容C15 ；三相逆變 器NB21的直流端并聯(lián)電容C21，三相逆變器NB22的直流端并聯(lián)電容C22，三相逆變器NB23 的直流端并聯(lián)電容C23，三相逆變器NB24的直流端并聯(lián)電容C24，三相逆變器NB25的直流 端并聯(lián)電容C25 ；三相逆變器NB31的直流端并聯(lián)電容C31，三相逆變器NB32的直流端并 聯(lián)電容C32，三相逆變器NB33的直流端并聯(lián)電容C33，三相逆變器NB34的直流端并聯(lián)電容 C34，三相逆變器NB35的直流端并聯(lián)電容C35。每個變壓器的5個原邊三相繞組之間不移相，3個變壓器的原邊三相繞組之間依 次移相60° /3 = 20°，3個副邊三相繞組之間不移相，輸入不同變壓器原邊三相繞組的 SPWM脈沖波的基波不移相?；?個變壓器原邊三相繞組之間不移相，3個副邊三相繞組之間依次移相60° /3 =20°，輸入不同變壓器原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波不移相?；?個變壓器原邊三相繞組之間不移相，3個副邊三相繞組之間不移相，輸 入不同變壓器原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波依次移相60° /3 = 20°，即Al = USin ω t Bl = USin (ω t+120° ) Cl = USin (ω t+240° )，Α2 = USin (ω t+20° ) B2 = USin(cot+140° ) C2 = USin (ω t+260° )，A3 = USin (ω t+40° ) B3 = USin (ω t+160° ) C3 = USin(cot+280° )。
具體實施方式
二一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組。濾波器 組連接在整流器與逆變器組之間。輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M >2。每個變壓器 原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N > 2。變壓器原邊的每個三相繞組 的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同。M個副邊三相繞組的同相繞組依 次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組。逆變器組包括N個三相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，N個三相逆變器均分成E隊，其中E > 2。M個變壓器的N個原邊三相 繞組并聯(lián)成N個原邊三相繞組單元。每個原邊三相繞組單元由每個變壓器的一個原邊三相 繞組并聯(lián)組成，一個三相逆變器輸出連接一個原邊三相繞組單元。其中M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /M，M個副邊三相繞組之間不 移相，不同隊三相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相?；騇 個變壓器的原邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60° /M，不同隊三 相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相?；騇個變壓器的原邊 三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間不移相，不同隊三相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三 相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /E。
濾波器組可包括N個電容，每個電容分別并聯(lián)在逆變器組的一個三相逆變器兩 端。高壓大功率變頻器還可包括N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容 并聯(lián)。假設(shè)輸入交流電壓為10000V，并且，輸出變壓器組副邊三相繞組采用星形連接，用 1700V的IGBT，余量系數(shù)為2. 46，逆變器組的三相逆變器數(shù)量為10000/(1700/2. 46) ^ 15 個或取16個。若取16個，可以分成M = 4個變壓器和E = 4隊原邊三相繞組單元。每個 變壓器有N = 16個原邊三相繞組，每個原邊三相繞組單元由4個變壓器的各1個共4個原 邊三相繞組并聯(lián)組成，共有16個原邊三相繞組單元。每隊有16/4 = 4個原邊三相繞組單 元，不同變壓器原邊三相繞組之間依次移相60° /4=15°，4個副邊三相繞組不移相，輸入 不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間 不移相，4個副邊三相繞組之間依次移相60° /4=15°，輸入不同隊原邊三相繞組單元的 SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間不移相，4個副邊三相繞組之 間不移相，輸入不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波依次移相60° /4=15°。當(dāng)然若取16個，也可以分成M = 2個變壓器和E = 8隊原邊三相繞組單元，每個變 壓器有N = 16個原邊三相繞組，每個原邊三相繞組單元由2個變壓器的各1個共2個原邊 三相繞組并聯(lián)組成，共有16個原邊三相繞組單元，每隊有16/8 = 2個原邊三相繞組單元， 不同變壓器原邊三相繞組之間依次移相60° /2 = 30°，即一個變壓器的原邊繞組為三角 形連接，另一個變壓器的原邊繞組為星形接法。2個副邊三相繞組之間不移相，輸入不同隊 原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波不移相。或不同變壓器原邊三相繞組之間不移相， 2個副邊三相繞組之間依次移相60° /2 = 30°，輸入不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈 沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間不移相，2個副邊三相繞組之間不移 相，輸入不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波依次移相60° /8 = 7. 5°。如圖2所示，一種高壓大功率變頻器包括整流器1、濾波器組2、逆變器組3、輸出 變壓器組4。濾波器組2包括15個串聯(lián)的電容Cl、C2、……、C15。還可包括15個靜態(tài)均 壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。逆變器組3包括15個串聯(lián)的三相逆 變器NB1、NB2、……、NB15。輸出變壓器組4包括M = 3個變壓器5。每個變壓器5原邊 包括N = 15個原邊三相繞組、副邊包括1個三相繞組。共有3 X 15 = 45個原邊三相繞組
S101、S102、......、S115，S201、S202、......、S215，S301、S302、......、S315 及 3 個副邊三相
繞組1X、1Y、1Z，2X、2Y、2Z，3X、3Y、3Z。3個副邊三相繞組同相的繞組依次串聯(lián)(1Χ-2Χ-3Χ， 1Υ-2Υ-3Υ，1Ζ-2Ζ-3Ζ)后，再連接成星型三相繞組(U、V、W)。
3個變壓器的各1個共3個原邊三相繞組并聯(lián)(S101、S201、S301, S102、S202、S302，-—，S115、S215、S315)形成1個原邊三相繞組單元6。共有15個原邊三相繞組單元 6，均分成E = 5隊。每個三相逆變器的三相輸出連接一個原邊三相繞組單元6 (NB1-S101、
S201、S301，NB2-S102、S202、S302，......，NB15_S115、S215、S315)。每個三相逆變器的直流
端并聯(lián)一個電容(NB1-C1、NB2-C2、-—、NB15-C15)。原邊每個三相繞組的電壓、功率相同， 副邊每個三相繞組的電壓、功率相同。3個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /3 = 20°，3個副邊三相繞組之 間不移相，輸入不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波不移相。或不同變壓器原 邊三相繞組之間不移相，3個副邊三相繞組之間依次移相60° /3 = 20°，輸入不同隊原邊 三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌儔浩髟吶嗬@組之間不移相，3個 副邊三相繞組之間不移相，輸入不同隊原邊三相繞組單元的SPWM脈沖波的基波依次移相 60° /5 = 12°，即Al = USin ω tBl = USin (ω t+120° ) Cl = USin (ω t+240° )，Α2 = USin(cot+12° ) B2 = USin (ω t+132° ) C2 = USin (ω t+252° )，A3 = USin(cot+24° ) B3 = USin (ω t+144° ) C3 = USin (ω t+264° )，A4 = USin(cot+36° ) B4 = USin (ω t+156° ) C4 = USin (ω t+276° )，A5 = USin(ω t+48° ) B5 = USin(ω t+168° ) C5 = USin(ω t+288° )。
具體實施方式
三一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組和輸出變壓器。濾波器 組連接在整流器與逆變器組之間。逆變器組包括N個三相逆變器。輸出變壓器原邊包括N 個三相繞組，其中N ≥ 2，副邊包括一個三相繞組。逆變器組的每個三相逆變器的三相輸出 分別連接到輸出變壓器的一個原邊三相繞組。原邊三相繞組均分成P組，其中P ≥ 2。不同組的原邊三相繞組之間依次移相60° /P，三相逆變器輸出給不同組原邊三 相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相?；虿煌M原邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出 給不同組原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /P。濾波器組可包括N個電容，每個電容分別并聯(lián)在逆變器組的一個三相逆變器兩 端。上述高壓大功率變頻器還可包括N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個 電容并聯(lián)。如圖3所示，一種高壓大功率變頻器包括整流器1、濾波器組2、逆變器組3、輸出 變壓器4。濾波器組2包括15個串聯(lián)電容(C1、C2、……、C15)。還可包括15個靜態(tài)均壓 電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。逆變器組3包括15個串聯(lián)的三相逆變器 (NB1、NB2、-—、NB15)。輸出變壓器4原邊包括N = 15個三相繞組(Si、S2、……、S15)， 副邊包括1個三相繞組。逆變器組3的每個三相逆變器的三相輸出連接輸出變壓器4的一 個原邊三相繞組(即NBl與Sl相連、NB2與S2相連、……、NB15與S15相連)。逆變器組 每個三相逆變器的直流端并聯(lián)濾波器組的一個電容(C1-NB1、C2-NB2、……、C15_NB15)。輸出變壓器4原邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，并且均分成P = 3組，同組 之間(例如，S1、S2、S3、S4、S5 為同一組，S6、S7、S8、S9、S10 為同一組，S11、S12、S13、S14、S15 為同一組)的原邊三相繞組不移相，不同組的原邊三相繞組依次移相60° /3 = 20° (Si、 S2、S3、S4、S5 為 0°，S6、S7、S8、S9、SlO 為+20°，Sll、S12、S13、S14、S15 為-20° )，輸入不同組原邊三相繞組的SPWM脈沖波的基波不移相?；虿煌M原邊三相繞組之間不移相，輸入不同組原邊三相繞組的SPWM脈沖波的 基波依次移相60° /3 = 20°，即Al = USin ω tBl = USin (ω t+120° ) Cl = USin (ω t+240° )，Α2 = USin(ω t+20° ) Β2 = USin(ω t+140° ) C2 = USin(ω t+260° )，A3 = USin(ω t+40° ) Β3 = USin(ω t+160° ) C3 = USin(ω t+280° )。上述三種高壓大功率變頻器中，三相逆變器給變壓器原邊三相繞組供三相交流 電，副邊三相繞組感應(yīng)出三相交流電。多個原邊三相繞組或原邊三相繞組單元和多個三相 逆變器結(jié)合使用可以使低耐壓的電力電子器件能在沒有動態(tài)均壓困擾的情況下應(yīng)用在高 電壓。多個變壓器或一個變壓器包括多個原邊三相繞組可以實現(xiàn)變壓器繞組自身電氣移相 (原邊移相或副邊移相)和輸入正弦脈寬調(diào)制基波移相，以消除輸出正弦脈寬調(diào)制波的諧 波。上述三個具體實施方式
中整流器的結(jié)構(gòu)可使用專利200710125041. 3中的三相整 流平波電路。當(dāng)然，也可使用其他整流電路。上述三個具體實施方式
中，濾波器組2中的濾波電容的電容量較大，充放電時間 常數(shù)也較大，這樣其還可以作為每個三相逆變器的動態(tài)均壓保護(hù)電容。上述三個具體實施方式
中，通過改變輸出變壓器(輸出變壓器組)的副邊匝數(shù)，可 以很方便得到不同的輸出電壓等級。如既可以IOK伏進(jìn)線/IOK伏出線，也可以IOK伏進(jìn) 線Λ3Κ伏出線，也可以IOK伏進(jìn)線/380伏出線，也可以IOK伏進(jìn)線/690伏出線，等等。上述原邊三相繞組采用沿邊三角形的移相方法，副邊三相繞組采用曲折聯(lián)結(jié)(Ζ 聯(lián)結(jié))的移相方法。如圖4所示，上述三種高壓大功率變頻器還可進(jìn)行冗余設(shè)計。針對高壓大功率變 頻器中的每個三相逆變器，還可設(shè)置相應(yīng)個數(shù)(即與三相逆變器個數(shù)相同)的三相接觸器 K、全控型電力電子器件24、抽屜箱21和一個控制柜體。在具體實施方式
一中，三相接觸器K、全控型電力電子器件24、抽屜箱21可分別為 MXN個。在具體實施方式
二中，三相接觸器K、全控型電力電子器件24、抽屜箱21可分別為 N個。在具體實施方式
三中，三相接觸器K、全控型電力電子器件24、抽屜箱21可分別為N 個。每個三相接觸器包括三對開關(guān)ΚΙ、Κ2、Κ3，三對開關(guān)ΚΙ、Κ2、Κ3連接到相應(yīng)三相逆 變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極(在圖4中，連接到了直流電源的正極)和三相輸出的 任兩相。一個三相接觸器、及相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安 裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上。一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于連接三相繞組，其余兩 對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，一個全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁 路或投入相應(yīng)三相逆變器，全部抽屜箱裝在控制柜體上。一個三相接觸器、及相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安 裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，組成一個單元。一個抽屜箱包括五對插頭、插座22、23，其中三對 插頭、插座用于連接三相繞組，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源。一個全控型電 力電子器件24并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或投入相應(yīng)三相逆變器。這可提高高壓大功率變頻器的可靠性。上述高壓大功率變頻器還可包括備用單元。備用單元包括備用原邊三相繞組(具 體實施方式二中為備用原邊三相繞組單元)、備用全控型電力電子器件、備用三相接觸器、 備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱。備用三相接觸器、備用三 相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱上。備用抽屜箱裝在控制柜 體上。備用三相接觸器包括三對開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的 正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相。備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插 座用于連接備用三相繞組(具體實施方式
二中為備用原邊三相繞組單元)，其余兩對插頭、 插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或投 入備用三相逆變器。高壓大功率變頻器正常時，備用單元不投入運行，若運行的某單元出故障，這備用 的單元立即自動投入運行，隨后把出故障的單元旁路。如某單元出故障需退出運行，首先備用單元的備用全控型電力電子器件24關(guān)斷 后，備用單元的三相接觸器K即閉合，備用單元投入運行，然后故障單元的三相接觸器K斷 開，故障單元的全控型電力電子器件24即導(dǎo)通，該單元就被旁路了，該單元的抽屜箱21就 可以抽出及維修。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本專利申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本專利申請的具體實施只局限于這些說明。對于本專利申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本專利申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本專利申請的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種高壓大功率變頻器，其特征在于包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組，所述濾波器組連接在整流器與逆變器組之間，所述輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M≥2，每個變壓器原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N≥2；所述變壓器原邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，M個副邊三相繞組的同相繞組依次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組；所述逆變器組包括M×N個三相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，每個三相逆變器的輸出連接一個原邊三相繞組；其中M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60°/M，M個副邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60°/M，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60°/M。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓大功率變頻器，其特征在于所述濾波器組包括MXN個電 容，每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相逆變器兩端，所述高壓大功率變頻器還 包括MXN個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓大功率變頻器，其特征在于還包括與三相逆變器相同數(shù) 量的三相接觸器、全控型電力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對 開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的 任兩相；一個三相接觸器、及相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安 裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并構(gòu)成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插 頭、插座用于連接三相繞組，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全控型 電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓大功 率變頻器還包括備用單元，所述備用單元包括備用原邊三相繞組、備用全控型電力電子器 件、備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱；所 述備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱 上；備用三相接觸器包括三對開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極 的任一極和三相輸出的任兩相；備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于 連接備用三相繞組，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器 件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正常時，備用的 單元不投入運行，若運行的某單元出故障，這備用的單元立即自動投入運行，隨后把出故障 的單元旁路。
4.一種高壓大功率變頻器，其特征在于包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓 器組，所述濾波器組連接在整流器與逆變器組之間，所述輸出變壓器組包括M個變壓器，其 中M > 2，每個變壓器原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N ^ 2 ；所述變 壓器原邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，M個副 邊三相繞組的同相繞組依次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組；所述逆變器 組包括N個三相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，M個變壓器的N個原邊三相繞組并聯(lián)成 N個原邊三相繞組單元，每個原邊三相繞組單元由每個變壓器的一個原邊三相繞組并聯(lián)組 成，一個三相逆變器輸出連接一個原邊三相繞組單元，所述N個三相逆變器均分成E隊，其中E彡2，其中M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60° /M，M個副邊三相繞組之間 不移相，不同隊三相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或 M個變壓器的原邊三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間依次移相60° /M，不同隊三 相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波不移相；或M個變壓器的原邊 三相繞組之間不移相，M個副邊三相繞組之間不移相，不同隊三相逆變器輸出給相應(yīng)原邊三 相繞組單元的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /E。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓大功率變頻器，其特征在于所述濾波器組包括N個電容， 每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相逆變器兩端，所述高壓大功率變頻器還包括 N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓大功率變頻器，其特征在于還包括與三相逆變器相同數(shù) 量的三相接觸器、全控型電力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對 開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的 任兩相；一個三相接觸器、及相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安 裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并構(gòu)成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插 頭、插座用于連接三相繞組單元，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全 控型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓 大功率變頻器還包括備用單元，所述備用單元包括備用原邊三相繞組單元、備用全控型電 力電子器件、備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽 屜箱；所述備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備 用抽屜箱上；備用三相接觸器包括三對開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源 的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的任兩相；備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、 插座用于連接備用三相繞組單元，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控 型電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正 常時，備用的單元不投入運行，若運行的某單元出故障，這備用的單元立即自動投入運行， 隨后把出故障的單元旁路。
7.一種高壓大功率變頻器，其特征在于包括整流器、濾波器組、逆變器組和輸出變壓 器，所述濾波器組連接在整流器與逆變器組之間；所述逆變器組包括N個三相逆變器，所述 輸出變壓器原邊包括N個三相繞組，其中N > 2，副邊包括一個三相繞組，所述逆變器組的每 個三相逆變器的三相輸出分別連接到輸出變壓器的一個原邊三相繞組；所述原邊三相繞組 均分成P組，其中P ^ 2，不同組的原邊三相繞組之間依次移相60° /P，三相逆變器輸出給 不同組原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相，或不同組原邊三相繞組之間不移相，三 相逆變器輸出給不同組原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波依次移相60° /P。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓大功率變頻器，其特征在于所述濾波器組包括N個電容， 每個電容分別并聯(lián)在所述逆變器組的一個三相逆變器兩端；所述高壓大功率變頻器還包括 N個靜態(tài)均壓電阻，一個靜態(tài)均壓電阻與相應(yīng)的一個電容并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓大功率變頻器，其特征在于還包括與三相逆變器相同數(shù) 量的三相接觸器、全控型電力電子器件、抽屜箱和一個控制柜體；每個三相接觸器包括三對 開關(guān)，所述三對開關(guān)連接到相應(yīng)三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極的任一極和三相輸出的 任兩相；一個三相接觸器、及相應(yīng)的一個三相逆變器、一個濾波電容、一個靜態(tài)均壓電阻安裝在相應(yīng)的一個抽屜箱上，并構(gòu)成一個單元；一個抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插 頭、插座用于連接三相繞組，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源；一個所述全控型 電力電子器件并聯(lián)在這兩對插座上；所述全部抽屜箱裝在所述控制柜體上；所述高壓大功 率變頻器還包括備用單元，所述備用單元包括備用原邊三相繞組、備用全控型電力電子器 件、備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻、備用抽屜箱；所 述備用三相接觸器、備用三相逆變器、備用濾波電容、備用靜態(tài)均壓電阻安裝在備用抽屜箱 上；備用三相接觸器包括三對開關(guān)，三對開關(guān)連接到備用三相逆變器的直流電源的正、負(fù)極 的任一極和三相輸出的任兩相；備用抽屜箱包括五對插頭、插座，其中三對插頭、插座用于 連接備用三相繞組，其余兩對插頭、插座用于連接正、負(fù)直流電源，備用全控型電力電子器 件并聯(lián)在這兩對插座上以旁路或投入備用三相逆變器；高壓大功率變頻器正常時，備用的 單元不投入運行，若運行的某單元出故障，這備用的單元立即自動投入運行，隨后把出故障 的單元旁路。
全文摘要
本發(fā)明申請公開了一種高壓大功率變頻器，包括整流器、濾波器組、逆變器組、輸出變壓器組，濾波器組連接在整流器與逆變器組之間，輸出變壓器組包括M個變壓器，其中M≥2，每個變壓器原邊包括N個三相繞組，副邊包括一個三相繞組，其中N≥2；變壓器原邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，副邊的每個三相繞組的電壓、功率相同，M個副邊三相繞組的同相繞組依次串聯(lián)，再連接成星型三相繞組或三角形三相繞組；逆變器組包括M×N個三相逆變器，各個三相逆變器依次串聯(lián)，每個三相逆變器的輸出連接一個原邊三相繞組；M個變壓器的原邊三相繞組之間依次移相60°/M，M個副邊三相繞組之間不移相，三相逆變器輸出給M個變壓器的原邊三相繞組的正弦脈寬調(diào)制基波不移相。
文檔編號H02M5/458GK101834532SQ20101014822
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者丁振榮 申請人:山西昭鑫電力科技有限公司