[发明专利]3KV～10KV中高压多电平三相交流电动机变频驱动装置

摘要

3KV～10KV中高压多电平三相交流电动机变频驱动装置属于高压变频技术领域，主电路由多绕组副边移相隔离变压器、多个交—直—交三电平H桥功率单元组成。每个功率单元的整流部分为三相二极管不控整流，中间直流环节并电容，逆变部分为三电平H桥结构，采用二极管箝位型或电容箝位型三电平结构，其单元箝位电容电压动态控制。主开关器件根据输出电压等级和通过电流不同，可选用相应耐压和电流的功率半导体开关器件。几组功率单元输出串联后接成Y形。控制器以高性能数字信号微处理器为核心生成PWM控制信号，并对各功率单元箝位电容电压的平衡动态控制。它减少了移相变压器副边绕组数，降低了成本，同时箝位电容电压采用的动态控制策略提高了性能。

主权项

1、3KV～10KV中高压多电平三相交流电动机变频驱动装置，含有多绕组副边移相隔离变压器和H桥功率变换单元，具有特征在于，它含有：多绕组副边移相隔离变压器，其副边绕组为多组三相绕组，每三组绕组输出线电压相位依次移过相同相位角。多个交—直—交三电平H桥功率变换单元，简称三电平H桥功率单元，它采用二极管箝位型结构或电容箝位结构；上述每一个输出三相绕组连接一个三电平H桥功率单元，把不同相移的三相绕组连接的2～5级三电平H桥功率单元的输出串联，接成Y形；所述每一个三电平H桥功率单元含有：整流部分，为三相功率二极管不控整流部分，它的三相输入端和多绕组副边移相隔离变压器副边的输出端相连接；箝位电容电压检测环节，由电压传感器并接在箝位电容上，检测箝位电容电压；采用二极管箝位型结构时，箝位电容为两组耐压和容量相同的直流电容器串联，他们与上述三相不控整流部分的输出并联；采用电容箝位型结构时，箝位电容为分别跨接在两支桥臂上，且与中间两个开关并联的两组耐压和容量相同的直流电容器；逆变部分，是一种三电平H桥结构，也称三电平H桥功率单元，两个三电平桥臂各由功率开关器件串联而成，其串联的中点即为单元电压的输出端，两三电平桥臂与整流部分的输出相并联，各功率开关器件根据输出电压等级的不同而采用相应等级的功率半导体开关器件；全数字控制器，它包含：数字信号微处理器，简称DSP，其模拟输入为，从各个三电平H桥功率单元的电压传感器输出的6×N路检测电压信号，经过模拟输入接口电路进行变换，然后连接输入到DSP的模数转换口，其中N是每相串联的三电平H桥单元级数，N取值在2～5之间；脉宽调制信号扩展电路，即PWM信号扩展电路，它是一个现场可编程门列阵器件，DSP的三路PWM输出口和作为辅助控制线的15条I/O口连接输出到PWM信号扩展电路，它输出12×N路PWM脉冲信号，所述N是每相串联的三电平H桥单元级数，N取值在2～5之间；脉宽调制信号的驱动电路，它的输入与PWM信号扩展电路输出的12×N路PWM脉冲信号相连接，输出为24×N路PWM功率驱动信号，且连接到各三电平功率单元对应的功率开关器件。