[实用新型]一种直流电压可控的变频器智能功率单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流电压可控的变频器智能功率单元，属于高压变频器技术领域。

背景技术

目前，全社会的节能减排工作正在有条不紊的展开。从能源消费结构来看，电动机的消耗占了绝大部分，由于变频器(尤其是大功率的高压变频器)具备调节电动机功率的能力，因而能起到节能的作用。目前市面上绝大多数高压变频器采用的是单元集中控制的方式，由于单元数量众多，要对单元的直流侧电压进行控制就显得相当困难，因而大多数厂商采用了简单的二极管全桥整流的方式。但是这种方式存在两大问题：一是上电瞬间，由于是不可控的二极管整流，会对储能电容器造成极大地电流冲击，不利于电容器的长期运行；二是低频时，由于IGBT逆变桥PWM脉冲狭窄，变频器输出不稳定，会影响到电动机的安全运行。因此迫切需要一种能解决这两个问题的手段。

本实用新型就是针对这个需求而专门设计，由于本实用新型中涉及的高压变频器采用的是智能功率单元方式，单元内部存在智能器件，因此可以把不受控的二极管整流变成受控的晶闸管整流，从而很好的解决这两大问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种直流电压可控的变频器单元的方法，解决高压变频器运行过程中，不可控的二极管整流对储能电容器造成电流冲击的问题。同时，使变频器在低频运行时更稳定。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种直流电压可控的变频器智能功率单元，包括移相变压器，单元控制器的输出端与移相变压器的低压侧连接，移相变压器的副边与整流回路的前级连接，整流回路的后级连接直流母线的前级，直流母线的后级连接逆变器的前级，逆变器的后级作为输出端，其特征在于，所述整流回路为晶闸管可控三相整流回路，晶闸管可控三相整流回路中每个晶闸管的门极分别与单元控制器连接，所述逆变器为绝缘栅双极晶体管逆变器(以下简称为IGBT逆变器)，绝缘栅双极晶体管逆变器中的绝缘栅双极晶体管的门极分别与单元控制器连接。

所述直流母线包括用于一次线路连接的铜排及与所述整流回路及所述H桥逆变器并联的薄膜电容器。

本实用新型通过调节晶闸管整流部分的触发角度，控制直流电压Ud大小，然后再通过IGBT逆变桥输出所需的电压。具体而言，就是根据主控制器的命令及参数，依据同步信号延时触发晶闸管，使得直流电压可控，最终触发IGBT逆变回路得到要求的电压。本实用新型在减小储能电容器受到的电流冲击的同时，使变频器在低频运行时，也保持稳定。

附图说明

图1为一种直流电压可控的变频器智能功率单元的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本实用新型进行详细描述。

实施例

如图1所示，为本实用新型提供的一种直流电压可控的变频器智能功率单元，该变频器智能功率单元的输出端Uout与其他单元或者负载相接，其包括单元控制器、晶闸管可控三相整流回路、直流母线和IGBT逆变器。其中，晶闸管可控三相整流回路由晶闸管V1至V6组成，IGBT逆变器由绝缘栅双极晶体管T1至T4及其反并二极管D1至D4组成，直流母线由薄膜电容器C与铜排组成。单元控制器的输出端与移相变压器的低压侧连接，移相变压器的副边与晶闸管可控三相整流回路的前级连接，晶闸管可控三相整流回路的后级连接直流母线的前级，直流母线的后级连接IGBT逆变器的前级，IGBT逆变器的后级作为输出端。晶闸管可控三相整流回路中的每个晶闸管的门极与单元控制器连接，IGBT逆变器中的绝缘栅双极晶体管的门极与单元控制器的脉冲信号输入端连接。

当变频器智能功率单元上电时，首先会根据三相同步信号将晶闸管的触发角度置于150度，使整流部分处于完全逆变状态，此时直流电压Ud为0，IGBT逆变器闭锁脉冲输出。

当单元控制器下达充电命令时，变频器智能功率单元会根据同步信号，逐步减小触发角，使直流电压Ud缓慢升高至设定值，达到软启动的目的，可减少对直流储能电容C的冲击。

当完成前面两步后，单元控制器会得到通知已准备就绪，此时单元控制器将下达输出命令。变频器智能功率单元会根据单元控制器提供的U₀(逆变输出电压有效值)和f(逆变输出频率)，结合直流电压Ud，产生新的输出电压控制值U₁＝(Un/Ud)*U₀，式中Un指额定工况下的直流电压，即可控硅全开放时的直流电压。变频器智能功率单元随即将根据公式1.414*U₁*Sin(2πf*t)产生PWM脉冲，最终使得IGBT逆变器输出电压的有效值Uout＝U₀。

当变频器输出频率和电压都比较高时，变频器智能功率单元可根据单元控制器的指令全触发整流桥，即在晶闸管的门极始终保持有触发脉冲，这样可使得晶闸管的输出特性与整流二极管一致。此时U₁＝U₀，单元输出的有效值Uout也等于U₀。