[实用新型]一种改进型高压大功率三电平NPC拓扑结构逆变并联电路

说明书

本实用新型提供一种改进型高压大功率三电平NPC拓扑结构逆变并联电路，包括两组并联设置的逆变单元，每组逆变单元均采用三个三电平NPC拓扑结构逆变电路，两组逆变单元的输入端连接同一直流输入端，两组逆变单元的输出端连接同一交流输出端。本实用新型提出NPC三电平拓扑结构的并联方案，以实现在IGBT等功率器件受到局限情况下的功率提升，由2600KW提升至5000KW。并且改进了NPC三电平拓扑结构，增加均压电阻，以平衡内外IGBT器件工作时的承压不均问题。延长了功率器件的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种矿用变频器单机高功率电路，尤其是涉及一种改进型高压大功率三电平NPC拓扑结构逆变并联电路。

背景技术

随着矿用设备的电压等级提高，越来越多的设备使用3300V电压等级，尤其是大功率刮板运输机电机驱动，走在装备更新换代的前列。以往刮板运输机设备最大电机功率基本在2000KW以下，但是随着大采高煤层的开采，2000KW电机已不满足运行要求。基于现有IGBT器件的变频器单驱功率做到最大2600KW，无法满足更高的功率等级的应用需求，要求变频器功率单驱≥3600KW。在矿用变频的实际应用环境中，通常是需要重载启动的应用工况，在设备的启动阶段启动电流可达到额定电流的3倍，在现有技术中，单只IGBT额定容量为1500A，使用传统的NPC三电平逆变结构，受限于当前功率半导体的单个体积、容量、耐压、成本的多方面因素，无法满足现有的应用需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种改进型高压大功率三电平NPC拓扑结构逆变并联电路，安装在一种煤矿井下矿用隔爆兼本质安全型高压(组合)变频器，尤其是应用于3300V电压等级，2600KW以上变频器(最大功率至5000KW)，本实用新型采用共直流母线的三电平逆变并联技术电路，来实现扩容输出功率到3600KW以上，达到3倍过载能力，最大到5000KW的单驱输出能力。本实用新型创造性的提出三电平NPC拓扑结构逆变器并联方案，来实现3600KW单驱变频器应用。本实用新型解决了因单个功率器件受限，电压等级不变而要提高功率输出的难题。

其技术方案如下所述：

一种改进型高压大功率三电平NPC拓扑结构逆变并联电路，包括两组并联设置的逆变单元，每组逆变单元均采用三个三电平NPC拓扑结构逆变电路，两组逆变单元的输入端连接同一直流输入端，两组逆变单元的输出端连接同一交流输出端。

两组逆变的直流母线对应点使用叠层母排进行连接，将两组逆变的交流输出对应并联。

还包括控制逆变单元的DSP，所述DSP与输入端之间设置有电压采样模块，与输出端之间设置有电流采样模块。

所述逆变单元的拓扑结构中增加均压电阻R，所述均压电阻R的一端连接到内管T1和内管T2之间，另一端连接到内管T3和内管T4之间。

所述三电平NPC拓扑结构逆变电路还设置有两个钳位二极管，两个钳位二极管串联后，一端连接到内管T1和T2之间，另一端连接到T3和T4之间，且两个钳位二极管之间和零线相连接。

所述逆变单元设置有水冷却结构壳体，用于固定功率器件冷却装置，在功率器件冷却装置上安装有三电平NPC拓扑结构逆变电路的IGBT功率模块。

所述水冷却结构壳体处设置有DSP单元。

所述DSP单元通过驱动单元驱动三电平NPC拓扑结构逆变电路的IGBT功率模块工作。

所述本实用新型创造性的提出NPC三电平拓扑结构的并联方案，以实现在IGBT等功率器件受到局限情况下的功率提升，由2600KW提升至5000KW。并且改进了NPC三电平拓扑结构，增加均压电阻，以平衡内外IGBT器件工作时的承压不均问题。延长了功率器件的使用寿命。并且实现了5000KW变频器的加载测试。填补了国内矿用变频器单机高功率的空白。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；