[发明专利]基于磁路的大功率逆变器并联系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业级逆变器，尤其涉及一种逆变器的并联系统。

背景技术

大功率的工业级逆变器，要求IGBT的电流容量、电压等级很高，直流220V输出功率20KVA要求IGBT的参数在400A600V以上，直流360V输出功率30KVA的全桥逆变器即要求IGBT的参数在300A1200V以上。

大功率IGBT在运行中损坏的原因主要有：过电流、过电压、电流或电压变化率过大、温度过高等原因。保护方式：IGBT过电压可通过Snubber电路可靠解决，电流变化率和电压变化率可通过选择合适驱动电路参数解决，因器件温度变化较慢，温度保护也可通过简单的温度检测及信号处理电路解决。

唯一难以处理的是IGBT的过电流保护，IGBT过电流后，表现出最明显的特征是IGBT器件通过的电流会在几微秒内快速升高至损坏，同时CE间的电压值会异常升高，因此从故障出现到保护的时间只有几微秒，现有的电流传感器及信号处理电路很难做到如此高的速度，因此现在作为IGBT实时保护过流的主要手段，应用最广泛的是监测CE间的电压值并判断其是否异常而实施过流保护。为提高保护的速度，该保护电路一般设计在最靠近IGBT的驱动侧。监测电流只是作为保护IGBT过流的次要手段。

受IGBT制造工艺水平的影响，当今性价比合理的常用IGBT电流电压等级一般在400A1600V之内，所以40KVA以上功率的逆变器理论上必须采用IGBT并联(逆变器输出直接并联电路等同于IGBT直接并联，如图1所示)实现大功率的输出。其缺陷如下：

1.为实现并联IGBT器件间的均流，对每只IGBT的参数一致性要求很高，一致性稍差，IGBT的电流就会不均衡，带载时会发生单只IGBT过电流而烧坏器件；

2.多只IGBT并联后，多只IGBT的CE端均并联在一起，单只IGBT的CE电压状态将无法监测，也就无法对其实施有效的过流保护，IGBT过流后，只能依赖于电流传感器监测的电流信号，速度慢且不稳定。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种基于磁路的大功率逆变器并联系统，其提高并联性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路，该电路包括并联的两组逆变器，每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2，IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接，每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管，在两组逆变器的输入端之间连接电感，电感串接变压器。

本发明将所有逆变器均不直接并联改为采用磁路并联，这样任何两只IGBT均无直接并联关系，每只IGBT的CE电压均可单独采样，每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流，提高并联性能，逆变器的可靠性将大为提高。

每一相上至少包括两个结构相同的IGBT桥臂保护电路，其串接的变压器皆通过共轭电感并联。

未改造之前每年因此并联方式损耗大功率IGBT管100只左右为例，造成多达7万元的经济损失，且影响产品的可靠性，使产品的信誉度降低，营业额下降。自改造之后，经过验证和检验，从未发生过因为此原因而烧坏IGBT管的故障，证明此项改造成功，使产品信誉大增，营业额呈直线上升。

附图说明

图1为现有技术逆变器的电路结构示意图；

图2为本发明的实施例1电路结构示意图；

图3为本发明的实施例2电路结构示意图；

图4为本发明的实施例3电路结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明的系统包括在每一相上均设有结构相同的IGBT桥臂保护电路，该电路包括并联的两组逆变器，每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2，IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接，每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管D1、D2，在两组逆变器的输入端之间连接电感，电感串接变压器。

如图2所示，为两组逆变器并联，直流输入经两组逆变器并联，并通过共轭电感并联，经变压器直流输出。这样任何两只IGBT均无直接并联关系，每只IGBT的CE电压均可单独采样，每只IGBT均可单独控制单独保护。同时逆变器通过磁路并联还可利用其共轭感量自动均流，提高并联性能。

实施例2