[发明专利]基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统

权利要求书

1.一种基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其特 征在于，包括三相电源、移相变压器、五电平逆变器、控制板、人机界面、三 相压缩机、检测系统和外部接口，其中，所述三相电源、移相变压器、五电平 逆变器和三相压缩机依次相连，且均与所述检测系统相连；所述检测系统、控 制板和人机界面依次相连；所述控制板再与所述外部接口和所述五电平逆变器 分别相连；所述移相变压器包括原边Y型绕组和副边移相绕组，所述原边Y型 绕组与网侧输入电压相连，所述副边移相绕组与所述五电平逆变器的主回路相 连；所述三相电源与电网相连；所述移相变压器具有隔离功能；所述检测系统 完成所述五电平逆变器信号、所述三相压缩机信息、所述移相变压器信息以及 所述电网信息的采集与传输；

所述五电平逆变器具有3个相桥臂，每个所述相桥臂采用三电平H桥级联结 构，其功率器件为IGCT；所述三电平H桥级联结构由第一三电平H桥和第二三电 平H桥级联形成；每个所述三电平H桥包括4个所述IGCT、4个分别跨接在一个 对应的所述IGCT两端的方向二极管和2个钳位二极管，所述4个IGCT顺序连接 在第一输入端和第二输入端之间，所述2个钳位二极管并联在所述4个IGCT中的 中间两个IGCT上，所述2个钳位二极管的中间点为第一输出端，所述中间两个 IGCT的中间点为第二输出端；所述第一三电平H桥的第一输入端和所述第二三电 平H桥的第一输入端相连，所述第一三电平H桥的第二输入端和所述第二三电平 H桥的第二输入端相连，所述第一三电平H桥的第一输出端和所述第二三电平H 桥的第一输出端相连；所述3个相桥臂上的各个所述第一三电平H桥的第二输出 端相连，各个所述第二三电平H桥的第二输出端用于输出所述五电平逆变器的输 出电压；

所述五电平逆变器中还包括三相整流桥、母线电容和电压传感器；

所述五电平逆变器的一个桥臂上包括制动回路、两个电压传感器、两个所述母 线电容和两个吸收回路，所述制动回路由制动开关器件及制动电阻组成，所述吸收 回路由吸收电阻、高频电感、快速二极管和缓冲电容组成；一个所述吸收回路、一 个所述母线电容和所述制动开关器件并联，另一个所述吸收回路、另一个所述母线 电容和所述制动电阻并联；一个所述吸收回路连接在所述第一三电平H桥的所述 第一输入端和所述第一输出端之间，另一个所述吸收回路连接在所述第一三电平H 桥的所述第二输入端和所述第一输出端之间；

所述外部接口提供PROFIBUS、MODBUS、CAN接口；

所述检测系统的输入信号包括三相电源输入信号、逆变器输出电流信号、逆变 器母线电压信号和柜体内部状态信号；

所述移相变压器的输出具有六个抽头，其移相角度分别为+5°、+15°、+25°、 -25°、-15°、-5°；

对于所述三相压缩机，所述控制板采用矢量控制技术，所述三相压缩机的控制 包括：调速系统中速度给定值ω^*与速度反馈值ω输入速度调节器，经PI比例积 分调节，输出转矩给定值