一种母线电压可调整的高压级联式变频器的制作方法

本申请涉及高压变频器，尤其涉及一种母线电压可调整的高压级联式变频器。

背景技术：

1、随着电力电子技术的发展，变频器作为电力电子技术发展的产物，在国民经济的各个领域如冶金、石化、自来水、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用，特别是高压大功率变频器的应用日渐广泛。

2、高压变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压变频器的应用技术也逐渐成熟。传统的10kv变频器由8级组成，三相共24个单元，每个功率单元的母线电压大概在1000v左右。在实际应用中，为了降低变频器的成本，需要将10kv的变频器从原来的8级改成7级，因此母线电压需要进一步提升，母线电压提升到1145v左右，但是母线电压的提高会对整体结构的器件产生影响，使变频器整体性能下降，例如影响igbt(绝缘栅双极型晶体管)、母线电容等器件的寿命和失效率，尤其是igbt在高压条件下耐受宇宙射线的能力会下降，更容易诱发失效。

3、因此，如何在满足变频器性能的条件下，降低功率单元母线电压，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种母线电压可调整的高压级联式变频器，旨在实现满足变频器性能的条件下，降低功率单元母线电压。

2、本申请提供了一种母线电压可调整的高压级联式变频器，由移相变压器、n个功率单元和控制系统构成，包括：

3、所述移相变压器包括第一相原边、第二相原边、第三相原边、n个副边绕组和开关结构；所述副边绕组与功率单元输入端相连，所述第一相原边、第二相原边、第三相原边设有至少两个分接头，所述开关结构连接于所述第一相原边分接头与所述第二相原边分接头、所述第二相原边分接头和所述第三相原边分接头之间，所述开关结构用于根据变频器输出电压大小动态调节分接头实际短接位置。

4、可选的，所述开关结构包括开关器件和与之并联的吸收电路结构，所述吸收电路结构用于避免高电压对开关器件的损伤，所述吸收电路结构包括：

5、输入端，输出端和第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端连接，另一端与所述输出端连接；第一电容，所述第一电容一端与所述第一电阻连接，另一端与所述输入连接；所述输入连接开关器件的一端，所述输出端连接开关器件的另一端。

6、可选的，所述开关结构包括至少两组开关，所述开关包括第一组开关和第二组关或更多绕组开关；所述第一相原边、第二相原边和第三相原边分别设有第一分接头和第二分接头或更多分接头；

7、所述第一组开关结构包括第一开关结构和第二开关结构，所述第一开关结构连接第一相原边和第二相原边的第一分接头，所述第二开关结构连接第二相原边和第三相原边的第二分分接头；

8、所述第二组开关结构包括第三开关结构和第四开关结构，所述第三开关结构连接第一相原边和第二相原边的第二分接头，所述第四单刀开关结构连接第二相原边和第三相原边的第二分接头。

9、所述其他组开关与对应位置分接头连接；

10、所述多组开关之间设有互锁，用于控制多组开关同时只会有一组是闭合的。

11、可选的，所述开关结构包括三个常开和常闭开关结构，所述三个常开和常闭开关结构包括第一常开和常闭开关、第二常开和常闭开关和第三常开和常闭开关，所述第一相原边、第二相原边和第三相原边分别设有第一和第二分接头；

12、所述第一常开和常闭开关的常开点与第一相原边的第一分接头连接，第一常开和常闭开关的常闭点与第一相原边的第二分接头连接；

13、所述第二常开和常闭开关的常开点与第二相原边的第一分接头连接，第二常开和常闭开关的常闭点与第二相原边的第二分接头连接；

14、所述第三常开和常闭开关的常开点与第三相原边的第一分接头连接，第三常开和常闭开关的常闭点与第三相原边的第二分接头连接；

15、所述第一常开和常闭开关的公共点、所述第二常开和常闭开关的公共点和所述第三常开和常闭开关的公共点依次连接。

16、可选的，所述开关结构包括至少两个三相接触器，所述两个三相接触器包括第一三相接触器和第二三相接触器，所述第一相原边、第二相原边和第三相原边分别设有第一和第二分接头，所述第一三相接触器的第一常开触点端连接各条原边的第一分接头，所述第二三相接触器的第二常开触点端连接各条原边的第二分接头。

17、可选的，所述吸收电路还包括一组单相整流桥、吸收电容以及泄放电阻，所述单相整流桥的两个交流输入端和开关的两个端头连接，单相整流桥正极和负极分别和电容两个电机电连接，泄放电阻和电容并联电连接。

18、可选的，所述开关结构的控制电源取自移相变压器；当所述控制电源来自于所述移相变压器时，控制电源取自移相变压器原边绕组。

19、可选的，所述开关结构的控制信号来源为变频器控制系统的控制器，所述开关结构的控制信号传输媒介为光纤或红外信号。

20、可选的，还包括控制器，所述控制器用于当变频器输出电压高于第一预设电压时，调节第一预设开关使其闭合，其余开关断开；所述控制器用于当变频器输出电压低于第二预设电压时，调节第二预设开关使其闭合，其余开关断开。

21、可选的，所述开关为机械开关或半导体开关。

22、本申请所提供的一种母线电压可调整的高压级联式变频器。由移相变压器、n个功率单元和控制系统构成，所述移相变压器包括第一相原边、第二相原边、第三相原边、n个副边绕组和开关结构；所述副边绕组与功率单元输入端相连，所述第一相原边、第二相原边、第三相原边设有至少两个分接头，所述开关结构连接于所述第一相原边分接头与所述第二相原边分接头、所述第二相原边分接头和所述第三相原边分接头之间，所述开关结构用于根据变频器输出电压大小动态调节分接头实际短接位置。由于本申请采用两组开关结构，该两组开关结构包括四个开关，当主控检测到变频器输出电压需要输出更高的电压时，断开第二组开关结构闭合第一组开关结构，由此，实现了通过控制不同位置的接触的开闭来实现改变短接点的位置，进而调整变压器输出电压，实现对功率单元母线电压的调整。当变频器输出电压较低时，功率单元母线电压不需要太高，主控箱控制开关开闭调整中性点短接线位于分接头处，实现降低母线电压运行。

技术特征：

1.一种母线电压可调整的高压级联式变频器，由移相变压器、n个功率单元和控制系统构成，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构包括开关器件和与之并联的吸收电路结构，所述吸收电路结构用于避免高电压对开关器件的损伤，所述吸收电路结构包括：

3.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构包括至少两组开关，所述开关至少包括第一组开关和第二组关两组绕组开关；所述第一相原边、第二相原边和第三相原边至少分别设有第一分接头和第二分接头；

4.根据权利要求2所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构包括三个常开和常闭开关结构，所述三个常开和常闭开关结构包括第一常开和常闭开关、第二常开和常闭开关和第三常开和常闭开关，所述第一相原边、第二相原边和第三相原边分别设有第一和第二分接头；

5.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构包括至少两个三相接触器，所述两个三相接触器包括第一三相接触器和第二三相接触器，所述第一相原边、第二相原边和第三相原边分别设有第一和第二分接头，所述第一三相接触器的第一常开触点端连接各条原边的第一分接头，所述第二三相接触器的第二常开触点端连接各条原边的第二分接头。

6.根据权利要求2所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述吸收电路还包括一组单相整流桥、吸收电容以及泄放电阻，所述单相整流桥的两个交流输入端和开关的两个端头连接，单相整流桥正极和负极分别和电容两个电机电连接，泄放电阻和电容并联电连接。

7.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构的控制电源取自移相变压器；当所述控制电源来自于所述移相变压器时，控制电源取自移相变压器原边绕组。

8.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，所述开关结构的控制信号来源为变频器控制系统的控制器，所述开关结构的控制信号传输媒介为光纤或红外信号。

9.根据权利要求1所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于当变频器输出电压高于第一预设电压时，调节第一预设开关使其闭合，其余开关断开；所述控制器用于当变频器输出电压低于第二预设电压时，调节第二预设开关使其闭合，其余开关断开。

10.根据权利要求1-9任一项所述的母线电压可调整的高压级联式变频器，所述开关为机械开关或半导体开关。

技术总结
本技术公开了一种母线电压可调整的高压级联式变频器，由移相变压器、N个功率单元和控制系统构成，所述移相变压器包括第一相原边、第二相原边、第三相原边、N个副边绕组和开关结构；所述副边绕组与功率单元输入端相连，所述第一相原边、第二相原边、第三相原边设有至少两个分接头，所述开关结构连接于所述第一相原边分接头与所述第二相原边分接头、所述第二相原边分接头和所述第三相原边分接头之间，所述开关结构用于根据变频器输出电压大小动态调节分接头实际短接位置。由此，通过控制不同位置的接触的开闭来实现改变短接点的位置，进而调整变压器输出电压，实现对功率单元母线电压的调整。

技术研发人员：祝祥林
受保护的技术使用者：北京利德华福电气技术有限公司
技术研发日：20230509
技术公布日：2024/1/14