[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

说明书

技术领域

本发明属于高压变频领域，具体地，涉及一种基于IGCT五电平的单绕组大功 率防爆同步电机变频调速系统，其采用新型三电平H桥级联结构，可满足绕组电 压等级为6.6kV、4.8k及其以下电压等级的压缩机要求。

背景技术

大功率长线管线压缩机是实现油气输送的关键设备，其中大功率高频压缩机及 其对应的高压大功率驱动系统是其关键设备。目前，我国在高频大功率压缩机领域 已经取得了一定的应用成果。但在高压大功率压缩机驱动系统领域，传动控制系统 要求高技术、高性能、高安全、高可靠性，其设备庞大、技术复杂，涉及到电力电 子、电机控制、计算机及自动控制等多个学科，相关技术长期被国外封锁。目前， 国内长管线率压缩机驱动配套市场，几乎被瑞士ABB、美国GE、德国SIEMENS、 日本YASKAWA等国际电气公司瓜分，国内厂商鲜有出现。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于 IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其采用新型三电平H桥 级联结构，电压等级可满足电压为6.6kV、4.8k及其以下压缩机绕组要求，输出电 流最大可达2500A；其采用高压大电流IGCT作为功率器件，同时采用模块化技术， 系统整体具有功率密度高、安装体积小、维护方便的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同 步电机变频调速系统，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。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，所述五电平逆变器采用三电平H桥级联结构，其功率器件为IGCT。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，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。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，所述五电平逆变器的一个桥臂上包括制动回路和两个电压传感器，所述制动回 路由制动开关器件及制动电阻组成。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，所述外部接口提供PROFIBUS、MODBUS、CAN接口。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，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。

如上述的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统，其 中，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°。

因此，本发明的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统 采用高压大电流IGCT作为功率器件，同时采用模块化技术，系统整体具有功率密 度高、安装体积小、维护方便的特点；同时，本发明亦可以应用到其它电压等级及 电流相适应的场所。

附图说明

图1为本发明的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统 的结构框图；

图2为本发明的基于IGCT五电平的单绕组大功率防爆同步电机变频调速系统 的主电路示意图；

图3为本发明中移相变压器的结构示意图；

图4为本发明中五电平逆变器的拓扑结构图；

图5为本发明中三相压缩机的控制框图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明， 以充分地了解本发明的目的、特征和效果。