[实用新型]一种可扩展的远距离电能传输变频装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子设备领域，涉及一种电能传输装置，具体涉及一种可扩展的远距离电能传输变频装置。

背景技术

在油气、煤炭开采等领域，电气设备工作在数千米的井下，其中风机水泵潜油电机等设备需要变频电源供电以实现变频运行，把转速调节到符合机械负载的要求，同时节约能源。而井下环境恶劣，易燃易爆气体较多，采用井上变频电源远距离输电更安全。目前该领域应用的变频电源存在以下问题：

1、现有的变频装置是针对指定负载设计的，其输出电压最大值与输出功率最大值固定，不能适应不同负载的要求，当负载需求发生变化时，需重新设计开发新的变频装置；

2、现有的变频装置输入电流谐波含量大，功率因数低，易对电网造成严重污染；

3、由于对井下及远距离设备供电需要敷设的线缆较长，线缆上会产生很大的压降，因此供电电源需要相应地升高输出电压，一般电源外部配备体积很大的工频变压器来升高电压，或者在电源内部配备体积庞大的工频变压器来升高电压，但是增大了装置的体积和成本。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可扩展的远距离电能传输变频装置，其目的在于解决现有变频装置输出电压最大值与输出功率最大值固定不可调的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种可扩展的远距离电能传输变频装置，包括N个整流器模块、N个逆变器模块、EMI滤波器和控制单元；

其中，第i个整流器模块的第一输入端连接市电火线，第二输入端与第(i+1)个整流器模块的第二输入端并联接市电零线；

第i个逆变器模块的第一端连接第i个整流器模块的第三端，第二端连接第i个整流器模块的第四端；

第i个逆变器模块的第四端与第(i+1)个逆变器模块的第三端串联；EMI滤波器的第一端连接第一个逆变器模块的第三端，第二端连接第N个逆变器模块的第四端；EMI滤波器的第三端与第四端用于连接负载；其中，1≤i≤N，N不小于2；

第i个整流器模块的整流信号接口端连接控制单元的整流控制信号端口i；整流器模块通过该整流信号接口端输出整流信号到控制单元，接收控制单元输出的控制信号以及24V电源；第i个逆变器模块的逆变信号接口端连接控制单元的逆变控制信号端口i；逆变器模块通过逆变信号端口输出电压电流模拟信号和电平信号到控制单元，并接收包括控制单元送往逆变器模块的驱动信号、复位信号以及24V电源。

优选的，整流器模块包括单相PFC变换器和高频隔离升压谐振变换器；单相PFC变换器的第一端作为整流器模块的第一输入端，第二端作为整流器模块的第二输入端；

高频隔离升压谐振变换器的第一端连接单相PFC变换器的第三端，第二端连接单相PFC变换器的第四端；高频隔离升压谐振变换器的第三端作为整流器模块的第三端，第四端作为整流器模块的第四端。

优选的，逆变器模块采用H桥逆变器；H桥逆变器的第五端作为逆变器模块的逆变信号接口端。

本实用新型提供的远距离电能传输变频装置的输入为市电，通过N个输入端并联的单相PFC变换器将市电交流电变换为N个直流电压；再通过高频隔离升压谐振变换器将N个直流电压进一步提高；N个H桥逆变器以升高后的直流电压为电源进行逆变；N个H桥逆变器的输出串联，实现可变频率的高压交流电。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的远距离电能传输变频装置，其单相PFC变换器、高频隔离升压谐振变换器、H桥逆变器的数量可以根据负载容量需求进行灵活调整，避免因不同设备的功率需求不同而进行重复设计及调试；

(2)本实用新型提供的远距离电能传输变频装置，采用高频PFC整流，输入电流谐波含量少，功率因数高，降低了对电网的谐波污染及无功需求，降低了对其他用电设备的干扰；

(3)本实用新型提供的远距离电能传输变频装置，采用高频隔离升压谐振变换器，减少了磁性器件及变频电源整机的体积。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的可扩展的远距离电能传输变频装置的原理示意图；

图2是单相PFC变换器端子编号示意图；

图3是高频隔离升压谐振变换器编号示意图；

图4是整流器模块端子编号示意图；

图5是逆变器模块端子编号示意图；