[发明专利]功率单元及变频器

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术，尤其涉及一种功率单元及变频器。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，作为21世纪电力电子技术发展的产物，中高压变频器在很多领域广泛应用，尤其国产化进程的启动带了很多机会。其中功率单元串联型中高压变频器已经成为中高压变频器领域的一类重要产品，该结构的变频器采用若干个独立的变频功率单元串联的方式，以实现多电平高压输出，改善输出电压波形。

目前广泛使用的功率单元串联型多电平中高压变频器的结构组成包括：带有多个副边绕组的隔离移相变压器、多个功率单元、控制系统构成，其中多个功率单元串联组成频率可调的高压交流电源。图1为功率单元的电路示意图。如图1所示，功率单元是由二极管整流桥、并联在直流母线上的大容量储能电容C、并联在这些电容C上的均压电阻R和H桥逆变器组成，其中，二极管整流桥由整流二极管T1-T6组成，H桥逆变器由绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）Q1-Q4组成。由于二极管不可控，二极管整流桥能量传送不可逆，当电机减速、制动或带位能性负载重物下放时，电机处于再生发电状态，产生的电能传送到直流侧滤波电容上，会产生泵生电压，若产生的泵生电压得不到及时释放，会引起变频器过压保护或损坏功率器件，因此，通常这种变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统。

为了实现能量回馈，通常用IGBT替代所有整流二极管构成脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）整流电路，来实现能量回馈，但这样却增加了功率器件，提高了成本，并且采用IGBT实现整流使整流的软件控制难度大大增加。

发明内容

本发明实施例提供一种功率单元及变频器，用以解决现有技术中能量回馈导致的增加成本和整流的软件控制难度的问题。

本发明的第一个方面是提供一种功率单元，包括：

整流部分，并联在直流母线上的储能电容，以及由四个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的H桥逆变器；

所述整流部分由两个整流二极管和另四个IGBT组成，所述两个整流二极管连接移相变压器的一个副边绕组的一相输出端，所述另四个IGBT分别连接所述副边绕组的另两相输出端；或，所述整流部分由四个整流二极管和另两个IGBT组成，所述另两个IGBT连接移相变压器的一个副边绕组的一相输出端，所述四个整流二极管分别连接所述副边绕组的另两相输出端。

本发明的另一个方面是提供一种变频器，包括：

移相变压器，所述移相变压器包括一个原边绕组和3X个副边绕组，所述原边绕组连接电网，X为不小于2的自然数；

三路级联的功率单元，每一路级联的功率单元均包括输出级联的X个功率单元，各功率单元的输入端分别连接到一个副边绕组，且每一路级联的功率单元的输出端各连接电机的一相输入端；

控制系统，与各功率单元连接，用于控制各功率单元的输出电压和输出频率；

其中，各功率单元均为如上所述的功率单元，所述控制系统还连接各功率单元的整流部分中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述控制系统还用于控制各功率单元的整流部分中IGBT开通、关断，以在所述电机产生电能时将电能回馈电网。

上述多个技术方案中的一个技术方案至少具有如下有益效果或优点：

本发明实施例通过在功率单元的整流部分中用两个或四个IGBT代替相应个数的整流二极管，当电机处于电动状态时，由整流部分中整流二极管和IGBT中内置的续流二极管来实现不控整流，不会增加整流的软件控制难度，当电机处于制动状态时，能够通过控制整流部分中IGBT的开通、关断使整流部分中的IGBT处于逆变工作状态，从而将电机产生的电能回馈到电网中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为功率单元的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种功率单元的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种功率单元的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种变频器的结构示意图。

具体实施方式