专利名称：宽输入电压范围的变频调速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输入电力电子变流技术领域，涉及一种宽输入电压范围的变频调速装置，采用了三电平中点箝位技术，尤其适用于潜油电泵及大功率风机、水泵负载的调速应用。
背景技术：
潜油电泵作为采油行业的重要设备已经广泛的应用于各大油田。潜油电泵的工作位置位于油井底部，由于各油井井深不同，电缆长度不同，因此长电缆的压降也不同。而为潜油泵供电的变频调速装置位于井口，由于长电缆压降不同，变频装置输出电压需要再较大范围内可调(1100 2500V)。因此变频装置输入电压也需要较宽的范围，才能适应不同井况的需要。通用型变频器输入电压一般为380V、690V等，上下浮动一般不超过20%，不能适应不同井况的需要。 发明内容本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种宽输入电压范围的变频调速装置，采用三电平中点箝位技术，可适应输入电压范围在700V 2600V的变频调速装置，从而满足潜油电泵在不同井况下的运行要求。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的依据本实用新型提供的一种宽输入电压范围的变频调速装置，包括隔离开关QS、熔断器RD、整流器ZL、充电接触器Kl、K2、电容器组CF、逆变器INV及电抗器LP，所述的熔断器RD的一端连接到隔离开关QS的下口，另一端连接整流器ZL ;充电接触器Kl、K2的主触头上口分别接到整流器ZL的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头下口分别连接到电容器组CF的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头分别并联电阻Rl、R2，电容器组CF的三个端子正端子、负端子、零端子分别接到逆变器INV的正、负、零端子上，逆变器INV的输出接电抗器LP，电抗器LP输出端接电机M。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现前述的逆变器INV由三组逆变桥INVl、INV2、INV3组成，每组逆变桥由功率模块IGBT1、功率模块IGBT2和箝位二极管模块SDl组成；功率模块IGBTl与功率模块IGBT2串联，即功率模块IGBTl的发射极与功率模块IGBT2的集电极连接；同时，功率模块IGBTl的集电极与正直流母线连接，功率模块IGBT2的发射极与负直流母线连接；功率模块IGBTl的中点与箝位二极管模块SDl的阳极连接，功率模块IGBT2的中点与箝位二极管模块SDl的阴极连接，箝位二极管模块SDl的中点连接到零直流母线。本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果由于实用新型采用三电平拓扑结构，形成三电平电压源型逆变器，将设备的耐压等级提高至2600V，同时，该结构也适用于2600V以下的电压，因此基于此项技术的变频调速装置可适应700 2600V电压等级的输入电压，因此同一台设备在不更换元器件的前提下，可以直接应用于井深条件不同的各油井，满足700 2600V电压范围内的交流电压的频率调节。此外，本实用新型为“高-高”变频方案，相对于传统的“高-低-高”方案，省去中间变压器环节，节省了设备占地面积和成本。而且基于三电平结构的逆变装置输出电压谐波含量小((5% )，对电缆绝缘损害小，更适合需长距离供电的负载，如潜油泵等。本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图I是本实用新型的结构原理简图；图2是本实用新型的逆变器结构原理简图；具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式
、结构、特征 及其功效，详细说明如后。如图I所示，一种宽输入电压范围变频调速装置，包括隔离开关QS、熔断器RD、整流器ZL、充电接触器K1、K2、电容器组CF、逆变器INV及电抗器LP，隔离开关QS作为整个装置的电源隔离断开点，确保使用安全；熔断器RD的一端连接到隔离开关QS的下口，另一端连接整流器ZL，在装置工作过程中为装置提供短路保护；充电接触器Kl、K2的主触头上口分别接到整流器ZL的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头下口分别连接到电容器组CF的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头分别并联电阻Rl、R2，用于限制初始的充电电流，当电容器组CF的电压与整流器ZL的电压平衡后充电接触器Kl、K2闭合，电阻Rl、R2被旁路；电容器组CF的三个端子正端子、负端子、零端子分别接到逆变器INV的正、负、零端子上，为逆变桥INVl 3供电；逆变器INV的输出接电抗器LP，电抗器LP输出端接电机M。如图2所示，逆变器INV由三组逆变桥INV1、INV2、INV3组成，每组逆变桥由功率模块IGBT1、功率模块IGBT2、箝位二极管模块SDl组成；功率模块IGBTl与功率模块IGBT2串联，即功率模块IGBTl的发射极与功率模块IGBT2的集电极连接；同时，功率模块IGBTl的集电极与正直流母线连接，IGBT2的发射极与负直流母线连接；功率模块IGBTl的中点与箝位二极管模块SDl的阳极连接，功率模块IGBT2的中点与箝位二极管模块SDl的阴极连接，箝位二极管模块SDl的中点连接到零直流母线。工作原理本实用新型为应用三电平技术实现交-直-交变频调速装置。如图I所示，交流经由整流器DL，先转换成直流电，经充电电阻R1、R2及旁路接触器K1、K2向电容器组CF充电，电容器组对直流电进行滤波。如图2，三组逆变桥分别由两只IGBT功率模块组成，将直流电逆变为三相交流电，以A相为例(B相、C相与A相相同)，由功率模块IGBT1、功率模块IGBT2、箝位二极管模块SDl组成，在逆变过程中由箝位二极管保证每个IGBT功率模块最多承受直流母线电压的一半，输出相线连接到负载(电机)，如输出电缆较长，则配置输出电抗器。本实用新型是一种新的功率电路拓扑结构，可以用同样电压等级的功率元件实现两倍的电压输出，是一种新的高-高方案的变频调速装置，其特点是电压调节范围宽，可适用于700V 2600V交流电的频率调节，输出PWM电压波形等效于正弦波，谐波含量小，可广泛应用于中、小功率，中、高电压等级的泵类设备中。
权利要求1.一种宽输入电压范围的变频调速装置，包括隔离开关QS、熔断器RD、整流器ZL、充电接触器K1、K2、电容器组CF、逆变器INV及电抗器LP，其特征在于所述的熔断器RD的一端连接到隔离开关QS的下口，另一端连接整流器ZL ;充电接触器K1、K2的主触头上口分别接到整流器ZL的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头下口分别连接到电容器组CF的正负直流母线上，充电接触器Kl、K2的主触头分别并联电阻Rl、R2，电容器组CF的三个端子正端子、负端子、零端子分别接到逆变器INV的正、负、零端子上，逆变器INV的输出接电抗器LP,电抗器LP输出端接电机M。
2.根据权利要求I所述的宽输入电压范围的变频调速装置，其特征在于所述的逆变器INV由三组逆变桥INV1、INV2、INV3组成，每组逆变桥由功率模块IGBT1、功率模块IGBT2和箝位二极管模块SDl组成；功率模块IGBTl与功率模块IGBT2串联，即功率模块IGBTl的发射极与功率模块IGBT2的集电极连接；同时，功率模块IGBTl的集电极与正直流母线连接，功率模块IGBT2的发射极与负直流母线连接；功率模块IGBTl的中点与箝位二极管模块SDl的阳极连接，功率模块IGBT2的中点与箝位二极管模块SDl的阴极连接，箝位二极管模块SDI的中点连接到零直流母线。
专利摘要本实用新型涉及一种宽输入电压范围的变频调速装置，所述的熔断器RD的一端连接到隔离开关QS的下口，另一端连接整流器ZL；充电接触器K1、K2的主触头上口分别接到整流器ZL的正负直流母线上，充电接触器K1、K2的主触头下口分别连接到电容器组CF的正负直流母线上，充电接触器K1、K2的主触头分别并联电阻R1、R2，电容器组CF的三个端子正端子、负端子、零端子分别接到逆变器INV的正、负、零端子上，逆变器INV的输出接电抗器LP，电抗器LP输出端接电机M。本实用新型采用三电平中点箝位技术，可适应输入电压范围在700V～2600V的变频调速装置，满足潜油电泵在不同井况下的运行要求。
文档编号H02P27/06GK202503474SQ20112018359
公开日2012年10月24日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者王子峥 申请人:天津华云自控股份有限公司