[发明专利]一种无变压器的四象限高压变频器拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种四象限高压变频器拓扑结构，特别是一种无变压器的四象限高压变频器拓扑结构。

背景技术

随着电气传动技术的发展，尤其是变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。高压变频器以其高效节能、高功率因数及高可靠性等特点，结束了传统方法造成的能源和人力浪费，延长了电机、风机、水泵等使用寿命，改善了生产工艺，提高了生产效率，在钢铁、石油、煤炭、自来水、电力等行业得到广泛应用。

目前，高压变频器的市场迅速发展，竞争更是十分激烈。在同等条件下，成本低、体积小高压变频器无疑将拥有绝对的市场竞争力优势，给企业带来巨大的利益。

目前的高压变频器，整体都是由控制柜、变压器柜、功率柜组成。

其中，变压器柜在整个高压变频器系统里，占据了很大比重的成本及体积，并且容量越大的高压变频器，其对变压器的容量要求也越高，这样使高压变频器的成本也直线上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种无变压器的四象限高压变频器拓扑结构，该拓扑结构使四象限高压变频器无需变压器即可实现变频调速及四象限运行电机的目的，大大减少了高压变频器的体积，降低了成本。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无变压器的四象限高压变频器拓扑结构，包括高压充电电路、电感、整流电路、逆变电路，高压电网直接经过高压充电电路、耦合或非耦合电感后进入高压变频器整流电路，整流电路是由多个整流单元组成的可控整流系统，经整流后的直流电压为逆变电路供电，逆变输出端接入耦合或非耦合电感；所述的整流电路及逆变电路由功率单元串联组成。

所述的整流电路、逆变电路的功率单元为两个IGBT开关器件组成的半桥结构。

所述的整流电路、逆变电路的功率单元为四个IGBT开关器件组成的H桥结构。

所述的整流电路与逆变电路采用的功率单元结构相同，可相互替代。

整流电路与逆变电路均为三相，每相由偶数n个功率单元串联而成，分为上下两组，每组的功率单元个数为n/2个，整流电路每相的输入端为两组单元的中点处，且输入端与每组单元之间以耦合或非耦合电感连接；逆变电路每相的输出端为两组单元的中点处，且输出端与每组单元之间也以耦合或非耦合电感连接。

与现有技术相比，本发明的新颖性和创造性体现在：

1)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，高压变频器的成本至少减小一半；

2)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，高压变频器的体积至少减小一半，在现场的占地面积也因此至少减小一半；

3)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，高压变频器的重量至少减小一半，运输成本也相应减小；

4)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，高压变频器的结构相比简单很多，生产周期至少减小一半，也有利于现场的安装、调试和维护；

5)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，省去了在变压器的能耗，也无需考虑高压变频器在变压器上的温升效应；

6)高压变频器没有变压器，省去了变压器柜，高压变频器具有绝对的市场竞争力优势。

本发明所涉及的一种无变压器的四象限高压变频器拓扑，使四象限高压变频器无需变压器即可实现高压变频调速以及将能量回馈到电网，达到四象限运行电机的目的。使用此种拓扑结构的四象限高压变频器能大大减少高压变频器的整体体积和成本，具有绝对的市场竞争力优势。

附图说明

图1是半桥式功率单元组成的无变压器的四象限高压变频器拓扑结构图；

图2是H桥式功率单元组成的无变压器的四象限高压变频器拓扑结构图；

图3是半桥式功率单元内电流流向图；

图4是H桥式功率单元内电流流向图。

具体实施方式

见图1、图2，一种无变压器的四象限高压变频器拓扑结构，包括高压充电电路、电感L、整流电路、逆变电路，高压电网直接经过高压充电电路、耦合或非耦合电感L1后进入高压变频器整流电路，整流电路是由多个整流单元组成的可控整流系统，经整流后的直流电压为逆变电路供电，逆变输出端接入耦合或非耦合电感L2；所述的整流电路及逆变电路由功率单元串联组成，高压充电电路由充电电阻R与开关KM并联组成。

整流电路与逆变电路采用的功率单元相同，可相互替代；所述的功率单元为半桥或H桥可控结构。图1的功率单元为半桥结构，图2的功率单元为H桥结构。