变流器电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种变流器电路。
【背景技术】
[0002]中压多电平变流器目前已经广泛应用于冶金、造纸、交通、风力发电等各个领域。其中，二极管中点钳位型多电平变流器由于成熟的拓扑结构和较好的应用效果，已成为多电平变流器中研宄和应用最多的机型。如图1所示，通常的二极管中点钳位型三电平变流器常采用的交-直-交的拓扑结构。该拓扑输入侧连接电网变压器，经过三电平变流器变换到直流侧，输出侧连接电机，对电机进行控制。网侧主要工作是维持正负母线电压的稳定与平衡；机侧主要对电机进行控制。
[0003]在二极管中点钳位型三电平变流器的应用过程中，出现了很多待解决的问题。中点电压不平衡问题就是比较突出的问题之一。中点电位不平衡将带来机侧变流器输出电压波形畸变、电平数降低、变流器开关器件承受电压不均衡、电容寿命降低等危害。另外，网侧变流器直接接在高压电网上，所有的开关器件都必须是高压器件，器件成本高也限制了三电平变流器的应用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型实施例的目的在于提供一种通过变流器电路，旨在解决传统三电平变流器中点电位不平衡的问题。
[0005]本实用新型实施例是这样实现的，一种变流器电路，所述电路包括绕组变压器、与绕组变压器连接的M个PWM网侧变流器和一个三电平机侧变流器，所述M为偶数；其中，所述M个PWM网侧变流器串联连接，串连连接后的中点与所述三电平机侧变流器的中点连接。
[0006]进一步地，所述PWM网侧变流器包括依次连接的网侧滤波器、PWM整流器以及母线电容。
[0007]进一步地，所述PWM网侧变流器包括依次连接的PWM整流器以及母线电容。
[0008]进一步地，所述母线电容为一个电容、或由多个电容串联和或并联组成。
[0009]进一步地，所述绕组变压器为M个，分别与所述M个PWM网侧变流器一一对应。
[0010]进一步地，所述绕组变压器为一个，包括M个副边绕组，所述M个副边绕组与所述M个PWM网侧变流器——对应。
[0011]进一步地，所述网侧滤波器为L结构、LC结构或LCL结构。
[0012]本实用新型实施例在将各个母线电容单独控制，可使中点电平保持平衡。进一步地，网侧变流器采用两电平变流器，其工作在低电压条件下，采用的开关器件为低压器件，省掉了多个高压钳位二极管，大大降低了整机成本。
【附图说明】
[0013]图1是现有技术的变流器电路的电路图；
[0014]图2是本实用新型实施例提供的变流器电路的结构图；
[0015]图3是本实用新型实施例提供的变流器电路的另一结构图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017]本实用新型实施例提出一种变流器电路。如图2所示，本实用新型实施例的电路包括绕组变压器10、与绕组变压器10连接的M个PWM网侧变流器(图示为第一 P丽网侧变流器50和第二 PWM网侧变流器51)和一个第一三电平机侧变流器40，所述M为偶数；其中，所述M个PWM网侧变流器串联连接，串连连接后的中点与所述第一三电平机侧变流器40的中点连接。
[0018]上述每一 PWM网侧变流器包括依次连接的网侧滤波器、PWM整流器以及母线电容或依次连接的PWM整流器以及母线电容。如图2所示，第一 PWM网侧变流器50包括依次连接的第一网侧滤波器20、第一 PWM整流器30和母线电容C3 ;第二 PWM网侧变流器51包括依次连接的第二网侧滤波器21、第二 PWM整流器31和母线电容C4。本实用新型实施例一的母线电容可以为一个电容、或由多个电容串联和或并联组成。
[0019]其中，M个网侧滤波器与M个PWM整流器、M个母线电容一一对应，每一网侧滤波器与对应的PWM整流器串联，该对应的PWM整流器与对应的母线电容并联(图示第一网侧滤波器20、第一 PWM整流器30、母线电容C3依次连接；第二网侧滤波器21、第二 PWM整流器31、母线电容C4依次连接)；M个母线电容依次串连(图示母线电容C3和C4串连)，串连后的中点与机侧变流器的中点连接。
[0020]较优的，该电路的绕组变压器可为M个，分别与M个PWM网侧变流器一一对应，或者绕组变压器为一个，包括M个副边绕组，M个副边绕组与M个PWM网侧变流器一一对应，图2所示结构为后者。
[0021]网侧滤波器可以采用传统的LC、LCL、L等拓扑结构，也可以直接借用绕组变压器的副边漏感作为滤波回路。从图2中可见，第一 PWM网侧变流器50母线电容C3的负极与第二 PWM网侧变流器51母线电容C4的正极相连。第一 PWM网侧变流器50控制母线电容C3的电压，第二 PWM网侧变流器51控制母线电容C4的电压。第一三电平机侧变流器40还可保持传统的二极管钳位式三电平变流器拓扑结构或其它三电平变流器拓扑结构(例如:飞跃电容型三电平变流器拓扑结构)。
[0022]为进一步说明本实用新型实施例的电路，本实用新型实施例结合1140V风力发电系统的应用详细说明本实用新型实施例的电路的工作原理，并结合图1所示现有技术之结构进行对比分析。以图1为例，以传统的二极管钳位式中压三电平变流器、风电场35kv的电网为例，经过图1中的箱式变压器，将35kV电压变换为1140V电压，然后通过网侧滤波器连接到网侧三电平变流器。母线电容Cl和C2的总工作电压为1700V。网侧变流器可以很好的控制母线总电压，但Cl和C2电压均衡控制是该拓扑的难点，另外，网侧变流器工作在交流1140V电压下，所有的开关器件都必须是对应的高压器件，大大增加了该结构的成本。如图2所示，同样是风电场35kV的电网，经过绕组变压器箱变，每个绕组变换为550V的低压。每个绕组分别通过第一网侧滤波器20、第二网侧滤波器21连接到第一 PWM整流器30、第二 PWM整流器31。母线电容C3和C4分别连接到第一 PWM整流器30和第二 PWM整流器31。母线电容C3的负极连接到母线电容C4的正极，形成第一三电平机侧变流器40的中点。母线电容C3和母线电容C4的母线工作电压分别为850V。由于母线电容C3和母线电容C4分别由独立的PWM整流器控制，不存在电压均衡问题。在该拓扑中，网侧开关器件都可采用550V的低压器件，同时没有6个高压钳位二极管。第一三电平机侧变流器40的拓扑可与传统二极管钳位式三电平变流器相同。
[0023]如图3所示，该电路包括绕组变压器11、与绕组变压器11连接的4个PWM网侧变流器(第三PWM网侧变流器52、第四PWM网侧变流器53、第五PWM网侧变流器54、第六PWM网侧变流器55)和一个第二三电平机侧变流器41。其中，第三PWM网侧变流器52、第四PWM网侧变流器53、第五PWM网侧变流器54、第六PWM网侧变流器55串联连接，串连连接后的中点与第二三电平机侧变流器41的中点连接。
[0024]其中，第三PWM网侧变流器52包括依次连接的第三网侧滤波器22、第三PWM整流器32以及母线电容C5 ;第四PWM网侧变流器53包括依次连接的第四网侧滤波器23、第四PWM整流器33以及母线电容C6 ;第五PWM网侧变流器54包括依次连接的第五网侧滤波器24、第五PWM整流器34以及母线电容C7 ;第六PWM网侧变流器54包括依次连接的第六网侧滤波器25、第六PWM整流器35以及母线电容C8。母线电容C6与C7的连接点为第二三电平机侧变流器41的中点。第三PWM网侧变流器52控制母线电容C5的电压，第四PWM网侧变流器53控制母线电容C6的电压，第五PWM网侧变流器54控制母线电容C7的电压，第六PWM网侧变流器55控制母线电容C8的电压，实现中点电平的平衡。
[0025]本实用新型实施例在将各个母线电容单独控制，可使中点电平保持平衡。进一步地，网侧变流器采用两电平变流器，其工作在低电压条件下，采用的开关器件为低压器件，省略了多个变压钳位二极管，大大节约了整机成本。
[0026]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种变流器电路，其特征在于，所述电路包括绕组变压器、与绕组变压器连接的M个PWM网侧变流器和一个三电平机侧变流器，所述M为偶数；其中，所述M个PWM网侧变流器串联连接，串连连接的中点与所述三电平机侧变流器的中点连接。
2.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，所述PWM网侧变流器包括依次连接的网侧滤波器、PWM整流器以及母线电容。
3.如权利要求1所述的变流器电路，其特征在于，所述PWM网侧变流器包括依次连接的PWM整流器以及母线电容。
4.如权利要求2或3中任一项所述的变流器电路，其特征在于，所述母线电容为一个电容、或由多个电容串联和或并联组成。
5.如权利要求2或3中任一项所述的变流器电路，其特征在于，所述绕组变压器为M个，分别与所述M个PWM网侧变流器一一对应。
6.如权利要求2或3中任一项所述的变流器电路，其特征在于，所述绕组变压器为一个，包括M个副边绕组，所述M个副边绕组与所述M个PWM网侧变流器一一对应。
7.如权利要求2所述的变流器电路，其特征在于，所述网侧滤波器为L结构、LC结构或LCL结构。
【专利摘要】本实用新型适用于电力电子技术领域，提供了一种变流器电路，所述电路包括绕组变压器、与绕组变压器连接的M个PWM网侧变流器和一个三电平机侧变流器，所述M为偶数；其中，所述M个PWM网侧变流器串联连接，串连连接后的中点与所述三电平机侧变流器的中点连接。本实用新型提供的电路可解决传统三电平变流器中点电位不平衡的问题，同时降低了整机成本。
【IPC分类】H02P27-08, H02M5-45
【公开号】CN204376727
【申请号】CN201520051499
【发明人】王云杰, 盛小军, 周党生
【申请人】深圳市禾望电气股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月23日