[发明专利]一种可变频变压的多电平大功率电压源

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率电压源，具体说，是涉及一种可变频变压的大功率电压源拓扑结构的改进。  

背景技术

三相可变频变压的逆变电压源已有较广泛的应用，多采用单套逆变器实现，其基本结构主要包括直流源、PWM逆变器、滤波电路等部分，直接或通过变压器进行输出。

逆变电源实现三相交流输出最简单的方案是直接采用三相全桥逆变器实现三相交流输出，以三相PWM逆变器的三相输出分别作为A、B、C三相，这种拓扑技术较为成熟，控制简单可靠，但是对于较低电压或者零电压输出，因为逆变器中可控半导体器件（比如IGBT）死区、最小导通和关断时间等的设置，低电压输出时电压精度很差、谐波大。

 发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺陷，提供一种可变频变压的多电平大功率电压源。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种可变频变压的多电平大功率电压源，包括：第一PWM逆变器和第二PWM逆变器，以及第一直流电源和第二直流电源，所述第一、第二PWM逆变器的输入端分别与第一、第二直流电源的输出端连接，第一、第二PWM逆变器的输出端分别经三相滤波器后接入变压器原边绕组的首末端，所述第一直流电源正负极之间连接有第一滤波电容，所述第二直流电源正负极之间连接有第二滤波电容。

本发明还具有如下进一步的改进：

1、所述变压器为三相变压器或三个单相变压器组成的变压器组。

2、所述第一直流电源与第二直流电源可并联，或共地，或互相独立。

3、所述第一PWM逆变器、第二PWM逆变器为两电平三相PWM逆变器或三电平三相PWM逆变器中的一种。

4、所述三相滤波器为LC三相滤波器，LC三相滤波器的三相电容呈星形连接或角形连接。

5、所述三相滤波器为LCL三相滤波器，LCL三相滤波器的三相电容呈星形连接或角形连接。

6、本发明还具有PWM控制器，所述PWM控制器具有两组控制信号输出端，分别控制所述第一、第二PWM逆变器。

本发明具有两套逆变器，分别接变压器原边绕组的首末端，其绕组电压即为两逆变器输出电势差。当两套逆变电源输出电压相位相同，幅值相同时，变压器输入绕组两端电压相同，电势差为零，则输出电压为零；若电压幅值相同，相位具有较小差别时，可得到较低电压。通过控制器控制两套逆变电源的电压输出相位和幅值，就可得到需求的电压。当两路逆变电源的输出频率一致时，通过控制频率，可以产生变频电压；当两者输出频率不一致时，可产生叠频电压。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明是一种多电平电压源，输出相电压可以为三电平、四电平或五电平（相电压为三电平时，线电压为五电平：在变压器绕组两端接入对称的两电平逆变器情况下，可以得到9种不同的输出电压，设两电平逆变器的直流母线电压为Ud，则这9种输出电压分别是±Ud、±4Ud/3、±2Ud/3、±Ud/3、0，线电压得到5种不同的输出电平，分别是±Ud、±2Ud、0）。

2、电源的电压调节控制灵活，可以通过两套逆变器产生的电压矢量，用矢量合成法进行电压调节。比如可通过调节每套逆变器的电压矢量大小来进行电压控制，也可以通过调节两套逆变器的电压矢量夹角来进行电压控制。

3、本电压源可通过单套逆变器生成较大的电压矢量，然后通过两种电压矢量的夹角控制，生成较低的电压，直至零电压，因此本电压源在低电压输出时电压精度高、谐波小。

4、当两台逆变器输出频率不同时，产生叠频电压输出；当两台逆变器的输出频率一致时，通过同时改变频率进行变频电压输出。

5、一套逆变器可做基波输出，另一套做为谐波发生器，扩宽了本电压源的应用领域。

本发明涉及对大功率电压源拓扑结构的改进，该拓扑结构所带来的有益效果不依赖于软件或逆变器控制方法而实现。

 

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是两电平三相PWM逆变器电原理图。

图3是三电平三相PWM逆变器电原理图。

图4是电容呈星形连接的LC三相滤波器电原理图。

图5是电容呈角形连接的LC三相滤波器电原理图。

图6是电容呈星形连接的LCL三相滤波器电原理图。

图7是电容呈角形连接的LCL三相滤波器电原理图。

图8-图11变压器原边绕组相电压矢量合成图。

具体实施方式