[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

摘要

本发明公开了一种基于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。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。

主权项

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，其特征在于，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；所述三相电源与电网相连；所述移相变压器具有隔离功能；所述检测系统完成所述五电平逆变器信号、所述三相压缩机信息、所述移相变压器信息以及所述电网信息的采集与传输；所述五电平逆变器具有3个相桥臂，每个所述相桥臂采用三电平H桥级联结构，其功率器件为IGCT；所述三电平H桥级联结构由第一三电平H桥和第二三电平H桥级联形成；每个所述三电平H桥包括4个所述IGCT、4个分别跨接在一个对应的所述IGCT两端的方向二极管和2个钳位二极管，所述4个IGCT顺序连接在第一输入端和第二输入端之间，所述2个钳位二极管并联在所述4个IGCT中的中间两个IGCT上，所述2个钳位二极管的中间点为第一输出端，所述中间两个IGCT的中间点为第二输出端；所述第一三电平H桥的第一输入端和所述第二三电平H桥的第一输入端相连，所述第一三电平H桥的第二输入端和所述第二三电平H桥的第二输入端相连，所述第一三电平H桥的第一输出端和所述第二三电平H桥的第一输出端相连；所述3个相桥臂上的各个所述第一三电平H桥的第二输出端相连，各个所述第二三电平H桥的第二输出端用于输出所述五电平逆变器的输出电压；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；所述五电平逆变器的一个桥臂上包括制动回路、两个电压传感器、两个所述母线电容和两个吸收回路，所述制动回路由制动开关器件及制动电阻组成，所述吸收回路由吸收电阻、高频电感、快速二极管和缓冲电容组成；一个所述吸收回路、一个所述母线电容和所述制动开关器件并联，另一个所述吸收回路、另一个所述母线电容和所述制动电阻并联；一个所述吸收回路连接在所述第一三电平H桥的所述第一输入端和所述第一输出端之间，另一个所述吸收回路连接在所述第一三电平H桥的所述第二输入端和所述第一输出端之间；所述外部接口提供PROFIBUS、MODBUS、CAN接口；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；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°；对于所述三相压缩机，所述控制板采用矢量控制技术，所述三相压缩机的控制包括：调速系统中速度给定值ω^*与速度反馈值ω输入速度调节器，经PI比例积分调节，输出转矩给定值