[发明专利]交交直接变换的中压变频器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种变频器技术领域的装置，具体是一种交交直接变换的中压变频器。

背景技术

在三相中压变频调速领域，常用一种多级串联电压源逆变器的级联变频器，属于高低高型，最高输入电压为10kV，目前每级电压源逆变器单元的前级一般采用不控整流器，少数采用三相可控整流器。高低高型的级联变频器，通用结构包括3x级数个三相不控整流器、3x级数个单相电压源逆变器、一个高压输入、低压输出的降压变压器，降压变压器的特征为初级为Y接三相绕组、次级为3x级数个曲折三相绕组，曲折三相绕组连接组别的基本角度差为(60°/级数)，每三个三相绕组连接组别相同，一个整流器配套一个逆变器。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号：02104140.7，名称为“无谐波污染高压大功率变频器”的专利；江友华博士在《高压大功率异步电动机驱动风机、泵类负载调速技术的研究》(上海大学博士学位论文.2006年02月)也公开了级联多重化即多级串联一定范围的应用，发挥了变频调压调速、节能降耗的作用，理论和实践都证明了多级串联的级联变频器结构是一种可行的电路结构，但是功率结构仍然现存不可忽视的问题，例如：降压变压器的设计复杂，表现为次级曲折绕组设计复杂；三相整流器数量多；整流器的负载不平衡，需要大容量的电解电容；整机体积大、效率低、成本高、控制复杂、性能较差；更高电压输出需要更多的逆变器串联级数。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种交交直接变换的中压变频器，具有构思新颖、通用性强、总体结构简单和改善网侧功率因数的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：降压变压器和三个变换器阵列，其中：降压变压器的三个三相次级绕组分别与三个变换器阵列的输入端连接。

所述的降压变压器的初始相位为0°，该降压变压器的相邻三相次级绕组具有不同的相位，基本相位差的绝对值为20°。

所述的降压变压器的初级绕组和0°相位的次级绕组采用Yg接法，+20°相位的次级绕组和-20°相位的次级绕组采用曲折接法。

所述的变换器阵列包括：三个矩阵变换电路和三个升压变压器，其中：三个矩阵变换电路的输入端分别与三个三相次级绕组连接，三个矩阵变换电路的输出端分别与三个升压变压器的单相初级绕组连接。

所述的升压变压器为单相升压变压器。

所述的三个变换器阵列中的升压变压器的单相次级绕组分别依次串联连接，形成三相高压变频输出，对应相同相位三相次级绕组的升压变压器的连接序列位置相同；每个变换器阵列中第一个升压变压器的单相次级绕组的未串联端相连，形成中点N。

所述的矩阵变换电路由六个双向可控开关组成三桥臂结构，三个桥臂的中点与对应的三相次级绕组连接，上桥臂三个双向可控开关的一端和下桥臂三个双向可控开关的一端分别与对应的升压变压器的单相初级绕组连接，该矩阵变换电路为三相交流电压输入，单相交流电压输出。

本发明采用移相的降压变压器输出相差20°的三相次级绕组，每个三相次级绕组为三个矩阵变换电路供电，这三个矩阵变换电路分属不同的变换器阵列，期望输出电压相位相差120°。矩阵变换电路采用矩阵变换器工作原理，输出基波为正弦波的高频脉冲电压。当整个装置的负载功率平衡时，每个三相次级绕组的负载平衡，电流为正弦波形且与三相次级绕组输出电压同步。这样对于整个装置而言，输入与输出均表现为单位输入功率因数，对电网没有谐波电流污染，线路损耗较低，而且本发明结构简单，成本低廉。采用单相高频的升压变压器输出串联可以进一步实现电气隔离和升压比任意增加的功能。

附图说明

图1为本发明电路原理图。

图2为矩阵变换电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：降压变压器1和三个变换器阵列2、3、4，其中：降压变压器1的三个三相次级绕组分别与三个变换器阵列2、3、4的输入端连接。

所述的降压变压器的初始相位为0°，该降压变压器的相邻三相次级绕组具有不同的相位，基本相位差的绝对值为20°即+20°相位的次级绕组5、0°相位的次级绕组6和-20°相位的次级绕组7。

所述的降压变压器的初级绕组和0°相位的次级绕组6采用Yg接法，+20°相位的次级绕组5和-20°相位的次级绕组7采用曲折接法。