专利名称：基于ipm模块h桥级联的快控电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源系统领域，尤其是一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统。
背景技术：
作为国家“九五”重大科学工程的EAST超导托卡马克装置对我国的核聚变实验研究工作具有重要的意义，而为了实现大拉长比位形的等离子体稳定运行，研制性能优良的等离子体垂直位移快速控制电源(简称快控电源)是很必要的。EAST快控电源的最大特点在于大的电流输出和较快速的动态响应，为此，电源采用了诸多先进技术，如多电平技术、 相移PWM技术、逆变器并联技术、大功率电力电子装置设计制造技术等。目前运行的快控电源是在传统中压多电平变频器基础上改制而成的，采用AC/DC/ AC结构，包括多相二极管整流器与载波相移半桥三电平逆变器两部分，鉴于快控电源的强大功率，采用的是器件串并联的模式。随着EAST核聚变实验研究的发展，要求快控电源具有可扩展性，传统的器件串并联模式无法很好地满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可扩展性强、便于维护、结构简单的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载上的分系统，所述的分系统由多个逆变柜和输出柜组成，逆变柜内设有H桥逆变模块，多个逆变柜串并联后与输出柜相连，输出柜并接在负载的IVC线圈上。由上述技术方案可知，本发明采用H桥逆变模块进行串并联以
代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜和输出柜的组合构建分系统，最终由多个分系统构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜采用H桥逆变模块，使逆变柜的结构变得简单、安全性增强，维护方便。
图1是本发明的电路原理图2是本发明中H桥逆变模块的电路原理图。
具体实施例方式一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载4上的分系统 1，所述的分系统1由多个逆变柜2和输出柜3组成，逆变柜2内设有H桥逆变模块，多个逆变柜2串并联后与输出柜3相连，输出柜3并接在负载4的IVC线圈上，如图1所示。多个逆变柜2通过铜母排串并联，经由输出柜3连接至负载4的IVC线圈，较之传统的单变压器隔离和器件串并联方案，本发明使快控电源的扩展性得到加强、可维护性得到提高。如图1所示，所述的逆变柜2由三相隔离变压器T和H桥逆变模块组成，三相隔离变压器T的一端接380V三相交流电，三相隔离变压器T的另一端与H桥逆变模块串联；所述的输出柜3由多个均流电抗器、多个电流传感器、电压传感器AT和撬棒单元5组成，均流电抗器的一端均接H桥逆变模块的输出端，均流电抗器的另一端并联后与撬棒单元5串联， 撬棒单元5接H桥逆变模块的输出端，电流传感器与均流电抗器串联，电压传感器AT并接在撬棒单元5上。所述的电流传感器为霍尔电流传感器，所述的电压传感器AT为霍尔电压传感器。三相隔离变压器T起到将本电源系统与380V三相交流电隔离的目的，H桥逆变模块用于将三相工频交流电转换为单相可控频率的交流电，均流电抗器用于保证每个支路的电流一致，电流传感器用于测量支路电流，电压传感器AT用于测量撬棒单元5的电压，撬棒单元5用于在过压的情况下，起到短路保护的作用。以下结合图1对本发明作进一步的说明。所述的分系统1中逆变柜2的个数为9个，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3 的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3之间串联， 第一、三H桥逆变模块BR1、BR3的输出端接输出柜3 ；第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、 BR6的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6之间串联，第四、六H桥逆变模块BR4、BR6的输出端接输出柜3 ；第七、八、九H桥逆变模块BR7、 BR8、BR9的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9 之间串联，第七、九H桥逆变模块BR7、BR9的输出端接输出柜3，第三、六、九H桥逆变模块 BR3、BR6、BR9的输出端并联。所述的输出柜3内均流电抗器、电流传感器的个数均为3个，第一均流电抗器Ll 的一端接第一H桥逆变模块BRl的输出端，第一均流电抗器Ll与第一电流传感器CTl串联； 第二均流电抗器L2的一端接第四H桥逆变模块BR4的输出端，第二均流电抗器L2与第二电流传感器CT2串联；第三均流电抗器L3的一端接第七H桥逆变模块BR7的输出端，第三均流电抗器L3与第三电流传感器CT3串联；第一、二、三电流传感器CT1、CT2、CT3的另一端并联，该并联端接电压传感器AT和撬棒单元5的并联端，电压传感器AT和撬棒单元5的并联端与第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端相连。如图2所示，所述的H桥逆变模块包括整流桥6和第一、二 IPM组件7、8，整流桥 6的输入端与快速熔断器的一端相连，快速熔断器的另一端与三相隔离变压器T相连，整流桥6的输出端与第一 IPM组件7的输入端相连，第一 IPM组件7上跨接滤波电容C1、C2，第一 IPM组件7与第二 IPM组件8相连，第二 IPM组件8上跨接滤波电容C3、C4。所述的快速熔断器由第一、二、三熔断器F1、F2、F3组成，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的一端接三相隔离变压器T，第一、二、三熔断器Fl、F2、F3的另一端接整流桥6的输入端。第一、二 IPM组件7、8起到逆变、换流的作用，将直流电逆变为交流电。
多个逆变柜2通过铜母排串并联，和输出柜3组合构建分系统1，N个分系统1直接并联即可以由公共母排连接至负载4的IVC线圈。输出柜3是连接逆变柜2与负载4的桥梁，各逆变组件的交流侧在输出柜3中通过均流电抗器合并，均流电抗器采用带中心抽头方式，以便调整参数。输出柜3中为每个支路设置电流传感器，同时对汇流后的总电流进行隔离测量，电源系统的总输出电压也在输出柜3进行测量。综上所述，本发明采用H桥逆变模块进行串并联以代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜2和输出柜3的组合构建分系统1，最终由多个分系统1构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜2采用H桥逆变模块，使逆变柜2的结构变得简单、安全性增强，维护方便。
权利要求
1.一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于包括多个并接在负载(4) 上的分系统(1)，所述的分系统(1)由多个逆变柜(2)和输出柜(3)组成，逆变柜(2)内设有 H桥逆变模块，多个逆变柜(2)串并联后与输出柜(3)相连，输出柜(3)并接在负载(4)的 IVC线圈上。
2.根据权利要求1所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的逆变柜(2)由三相隔离变压器T和H桥逆变模块组成，三相隔离变压器T的一端接380V三相交流电，三相隔离变压器T的另一端与H桥逆变模块串联；所述的输出柜(3)由多个均流电抗器、多个电流传感器、电压传感器AT和撬棒单元(5)组成，均流电抗器的一端均接H桥逆变模块的输出端，均流电抗器的另一端并联后与撬棒单元(5)串联，撬棒单元(5)接H桥逆变模块的输出端，电流传感器与均流电抗器串联，电压传感器AT并接在撬棒单元(5)上。
3.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的分系统(1)中逆变柜(2)的个数为9个，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第一、二、三H桥逆变模块BR1、BR2、BR3之间串联，第一、 三H桥逆变模块BRl、BR3的输出端接输出柜(3);第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6 的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第四、五、六H桥逆变模块BR4、BR5、BR6之间串联， 第四、六H桥逆变模块BR4、BR6的输出端接输出柜(3);第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、 BR9的输入端分别与三相隔离变压器T串联，第七、八、九H桥逆变模块BR7、BR8、BR9之间串联，第七、九H桥逆变模块BR7、BR9的输出端接输出柜(3)，第三、六、九H桥逆变模块BR3、 BR6、BR9的输出端并联。
4.根据权利要求3所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的输出柜(3)内均流电抗器、电流传感器的个数均为3个，第一均流电抗器Ll的一端接第一 H桥逆变模块BRl的输出端，第一均流电抗器Ll与第一电流传感器CTl串联；第二均流电抗器L2的一端接第四H桥逆变模块BR4的输出端，第二均流电抗器L2与第二电流传感器CT2串联；第三均流电抗器L3的一端接第七H桥逆变模块BR7的输出端，第三均流电抗器L3与第三电流传感器CT3串联；第一、二、三电流传感器CT1、CT2、CT3的另一端并联，该并联端接电压传感器AT和撬棒单元(5)的并联端，电压传感器AT和撬棒单元(5)的并联端与第三、六、九H桥逆变模块BR3、BR6、BR9的输出端相连。
5.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的电流传感器为霍尔电流传感器，所述的电压传感器AT为霍尔电压传感器。
6.根据权利要求2所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的H桥逆变模块包括整流桥(6)和第一、二 IPM组件(7、8)，整流桥(6)的输入端与快速熔断器的一端相连，快速熔断器的另一端与三相隔离变压器T相连，整流桥(6)的输出端与第一 IPM组件(7)的输入端相连，第一 IPM组件(7)上跨接滤波电容C1、C2，第一 IPM组件(7) 与第二 IPM组件(8)相连，第二 IPM组件(8)上跨接滤波电容C3、C4。
7.根据权利要求6所述的基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，其特征在于所述的快速熔断器由第一、二、三熔断器F1、F2、F3组成，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的一端接三相隔离变压器T，第一、二、三熔断器F1、F2、F3的另一端接整流桥(6)的输入端。
全文摘要
本发明涉及一种基于IPM模块H桥级联的快控电源系统，包括多个并接在负载上的分系统，所述的分系统由多个逆变柜和输出柜组成，逆变柜内设有H桥逆变模块，多个逆变柜串并联后与输出柜相连，输出柜并接在负载的IVC线圈上。本发明采用H桥逆变模块进行串并联以代替传统的器件串并联，同时采用多个逆变柜和输出柜的组合构建分系统，最终由多个分系统构建快控电源系统，使快控电源系统的扩展性增强。此外，由于逆变柜采用H桥逆变模块，使逆变柜的结构变得简单、安全性增强，维护方便。
文档编号H02H9/04GK102497111SQ201110368528
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月20日 优先权日2011年11月20日
发明者陈滋健 申请人:合肥华耀电子工业有限公司