專利名稱：半控型電力電子器件、逆變橋臂的關斷裝置及高壓變頻器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電子技術領域，具體涉及半控型電力電子器件的關斷裝置，還具體涉及逆變橋臂的關斷裝置，還具體涉及高壓變頻器。
背景技術：
按控制方式來分類，電力電子件分為不可控器件、半可控器件、全可控器件三類器件。不可控器件包括整流二極管、快速恢復二極管、肖特基
二極管等；半可控器件包括普通晶閘管、高頻晶閘管、雙向晶閘管、光控
晶閘管等；全控器件包括功率晶體管(BJT)、功率場效應管(P0WERM0SFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)、可關斷晶閘管(GTO)、靜電感應晶閘管(SITH)等。
晶閘管為半控型器件，其具有技術成熟、電壓、電流的容量等級都大于全控型器件、抗浪涌能力強、價格低廉、國內(nèi)大量生產(chǎn)的優(yōu)點。
晶閘管的關斷方法有電網(wǎng)關斷、負載關斷和強迫關斷三類。電網(wǎng)關斷和負載關斷取決于特定的電網(wǎng)和負載，不具有通用性。強迫關斷是依靠專門的關斷環(huán)節(jié)產(chǎn)生強制性反向電壓或反向沖擊電流，使晶閘管的電流迅速下降到零，強迫關斷環(huán)節(jié)一般是由電容、電感等儲能元件組成的諧振電路。強迫關斷環(huán)節(jié)不僅使電路結(jié)構(gòu)更加復雜，而且選擇強迫關斷環(huán)節(jié)的參數(shù)也是一項復雜的工作。
現(xiàn)有的晶閘管及可控硅關斷的技術分析如下中國專利881010200交流變頻調(diào)速裝置及其逆變電路主要原理是，用全控型電力電子器件短路主直流電源，使主晶閘管的電流小于維持電流而關斷，電機端并聯(lián)的電容對主晶閘管施加反向電壓進一步可靠關斷主晶閘管。不足是，需使用與主直流電壓相同電壓的全控型電力電子器件，對高壓裝置不利于降低成本。中國專利952159872可控硅逆變變頻裝置主要原理是，利用LC諧振原理，用輔助的可控硅給主可控硅引入反向電壓而關斷主可控硅。不足是，輔助可控硅耐壓與主可控硅相同，對高壓裝置不利于降低成本。中國專利962045101逆變器主要原理是，用全控型電力電子器件對主直流電源進行斬波，使主可控硅電流小于維持電流而關斷。不足是，斬波的全控型電力電子器件的耐壓與主可控硅相同，對高壓裝置不利于降低成本。中國專利
62004100271809 —種多路高壓大電流可控硅開關裝置主要原理是，對脈沖變壓器原邊繞組的直流電壓進行斬波，脈沖變壓器副邊繞組感應的直流電壓也為斬波脈沖，使主可控硅電流小于維持電流而關斷。這個電路按理不必要使用變壓器，估計這個專利的負載是低電壓大電流且需要隔離類型的，這種電壓不能直接得到，需要把市電整流、斬波后再經(jīng)脈沖變壓器降壓而得到。不足是，這個專利不能用于幾百千瓦以上的大功率場合，也不具有通用性。中國專利2004100023974 —種實現(xiàn)可控硅可靠關斷的方法主要原理是，該專利是用于交流雙向可控硅的，其關斷可控硅的方法是利用正負交變的電壓，其重點是解決觸發(fā)信號的誤動作和不可靠，與本人要申請的專利無關。中國專利2004200457061 —種可控硅開關裝置與2004100271809相同。中國專利961220139 —種晶閘管變流器的集中關斷回路主要原理是，利用小容量的可控硅把電容的電壓反向加到主可控硅，使主可控硅反向偏置關斷。不足是，小容量可控硅的耐壓與主可控硅一樣，在高壓裝置不利于降低成本。中國專利011191279自勵式晶閘管電流型斬波器主要原理是，利用輔助晶閘管對電容充放電，使主可控硅反向偏置關斷。不足是，輔助可控硅與主可控硅耐壓一樣，對高電壓裝置不利于降低成本。中國專利2006101532186電感儲能換流關斷晶閘管的方法及其電力變流器主要原理是，輔助可控硅控制電感的充放電，使主可控硅反向偏置關斷。不足是，本專利所必需的輔助全控型電力電子器件耐壓與主晶閘管相同，對高電壓裝置不利于降低成本。中國專利2006101469479電感儲能集中換流關斷晶閘管的方法及其高壓逆變器主要原理是，在主直流電源上串聯(lián)一個全控型電力電子器件作為斬波器，斬波的全控型電力電子器件的耐壓與主可控硅相同，對高壓裝置不利于降低成本。中國專利2005100636728 —種關斷晶閘管的方法及其晶閘管高壓變頻器主要原理是，在主直流電源上串聯(lián)一個全控型電力電子器件作為斬波器，再輔助負載的無功電流可靠關斷晶閘管，斬波的全控型電力電子器件的耐壓與主可控硅相同，對高壓裝置不利于降低成本。
機械工業(yè)出版社出版的劉風君編著的《多電平逆變技術及其應用》第一版P32—P77有二極管鉗位式三電平逆變器、采用輔助臂的二極管鉗位式三電平逆變器、二極管鉗位式多電平逆變器(分二極管串聯(lián)鉗位和二極管自鉗位兩種情況)、飛跨電容鉗位式三電平逆變器、飛跨電容鉗位式多電平逆變器、二極管-電容混合鉗位式三電平逆變器、二極管-電容混合鉗位式多電平逆變器、改進的背對背式二極管鉗位式多電平逆變器的介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是為了克服以上的不足，提出了一種新的半控型電力電子器件關斷裝置、逆變橋臂的關斷裝置及高壓變頻器。本發(fā)明的技術問題通過以下的技術方案予以解決
一種半控型電力電子器件的關斷裝置，主直流電源經(jīng)一個半控型電力電子器件給負載供電，還包括直流/直流變換器，所述直流/直流變換器輸出并聯(lián)在負載兩端，其作用在負載的電流方向與主直流電源作用在負載的電流方向相同，所述直流/直流變換器輸出直流電壓大于主直流電源電壓，所述直流/直流變換器的輸出與直流/直流變換器的輸入電源絕緣隔離。
所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一低壓全控型電力電子器件、第二低壓全控型電力電子器件；所述隔離變壓器的原邊繞組第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述第二二極管陽極與電源負極相耦合、陰極與所述原邊繞組第一端相耦合，所述第一二極管陰極與電源正極相耦合、陽極與所述原邊繞組第二端相耦合；所述隔離變壓器的副邊繞組與所述第三二極管相連后跨接在所述負載兩端。
所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、單相二極管全橋整流電路、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一低壓全控型電力電子器件、第二低壓全控型電力電子器件、第三低壓全控型電力電子器件、第四低壓全控型電力電子器件；所述隔離變壓器的原邊繞組第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述原邊繞組第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述第一二極管反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件兩端，所述第二二極管反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件兩端，所述第三二極管反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件兩端，所述第四二極管反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件兩端；所述隔離變壓器的副邊繞組兩端與所述單相二極管全橋整流電路的兩個輸入端分別耦合，所述單相二極管全橋整流電路的兩個輸出端耦合所述負載兩端。
一種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂和下橋臂，所述上橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源兩端，所述上橋臂和下橋臂分別包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件，所述逆變橋臂的關斷裝置還包括第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器，所述第一直流/直流變換器輸
出與所述上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂；所述第二直流/直流變換器輸出與所述下橋臂并聯(lián)，用于關斷所述上橋臂，所述第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器的輸出電壓、功率相同，第一、二直流/直流變換器的輸出電壓大于主直流電源的電壓。
所述第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器分別包括隔離變壓器、第一二極管、第二二極管、第一低壓全控型電力電子器件、第二低壓全控型電力電子器件，所述第一直流/直流變換器還包括第三二極管，所述第二直流/直流變換器還包括第四二極管，所述隔離變壓器的原邊繞組第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述第二二極管陽極與電源負極相耦合、陰極與所述原邊繞組第一端相耦合，所述第一二極管陰極與電源正極相耦合、陽極與所述原邊繞組第二端相耦合；所述第一直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組與所述第三二極管相連后跨接在上橋臂兩端，所述第二直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組與所述第四二極管相連后跨接在下橋臂兩端。
所述第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器分別包括隔離變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一低壓全控型電力電子器件、第二低壓全控型電力電子器件、第三低壓全控型電力電子器件、第四低壓全控型電力電子器件；所述第一直流/直流變換器還包括第一單相二極管全橋整流電路，所述第二直流/直流變換器還包括第二單相二極管全橋整流電路；所述隔離變壓器的原邊繞組第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述原邊繞組第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件與電源負極相耦合，所述第一二極管反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件兩端，所述第二二極管反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件兩端，所述第三二極管反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件兩端，所述第四二極管反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件兩端;所述第一直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組兩端與所述第一單相二極管全橋整流電路的兩個輸入端分別耦合，所述第一單相二極管全橋整流電路的兩個輸出端跨接在所述上橋臂兩端，所述第二直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組兩端與所述第二單 相二極管全橋整流電路的兩個輸入端分別耦合，所述第二單相二極管全橋 整流電路的兩個輸出端跨接在所述下橋臂兩端。
一種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂和下橋臂，所述 上橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源兩端，所述上橋臂和下橋臂分別 包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件，所述逆變橋臂的關斷裝置還包括直 流/直流變換器，所述直流/直流變換器包括第一輸出和第二輸出，所述第
一輸出與上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂；所述第二輸出與所述下橋臂 并聯(lián)，用于關斷所述上橋臂，所述第一輸出和第二輸出的輸出電壓、功率 相同，所述第一、二輸出的輸出電壓大于主直流電源的電壓。
所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、第一二極管、第二二極管、 第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、第一低壓全控型電 力電子器件、第二低壓全控型電力電子器件、第三低壓全控型電力電子器 件、第四低壓全控型電力電子器件；所述隔離變壓器的原邊繞組第一端經(jīng) 第一低壓全控型電力電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力 電子器件與電源負極相耦合，所述原邊繞組第二端經(jīng)第二低壓全控型電力 電子器件與電源正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件與電源負極 相耦合，所述第一二極管反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件兩端， 所述第二二極管反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件兩端，所述第三 二極管反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件兩端，所述第四二極管反 向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件兩端；所述隔離變壓器的第一副邊 繞組與所述第五二極管相連后跨接在上橋臂兩端，所述隔離變壓器的第二 副邊繞組與所述第六二極管相連后跨接在下橋臂兩端。
一種高壓變頻器，包括依次連接的整流器、直流濾波器、多電平逆變 器和交流濾波器，所述多電平逆變器包括至少兩個如上述的逆變橋臂關斷 裝置，各逆變橋臂關斷裝置之間相互并聯(lián)。
所述交流濾波器包括電感和電容，所述電感的鐵心裕量足夠大以用于 抗飽和。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術對比的有益效果是現(xiàn)有技術中，有的對主直流電 源進行斬波或短路，不具有通用性，有的用輔助功率開關管關斷指定的主 可控硅，具有了通用性，其輔助功率開關管的耐壓與主可控硅的一樣，在 高電壓場合不利于降低成本，另損耗也大。由電容、電感等儲能元件組成 的強迫關斷電路，雖然具有通用性，但其有調(diào)試困難、損耗大的不足。本發(fā)明的有益效果是在具有通用性和損耗非常小的前提下，用少量的低壓的
小容量的全控型電力電子器件關斷數(shù)量多的高壓的大容量的半控型電力電
子器件。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明具體實施方式
一的變形結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明具體實施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖4本發(fā)明原理的波形圖(圖4A為半控型電力電子器件K輸出波形圖， 圖4B為直流/直流變換器輸出波形圖)；
圖5是本發(fā)明具體實施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明具體實施方式
四的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明具體實施方式
五的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明具體實施方式
六的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明具體實施方式
六的波形示意圖IO是本發(fā)明具體實施方式
七的結(jié)構(gòu)示意圖11是本發(fā)明具體實施方式
八的結(jié)構(gòu)示意圖12是本發(fā)明所使用的交流電源示意圖。
具體實施例方式
下面通過具體的實施方式并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
具體實施方式
一
如圖l-3所示， 一種半控型電力電子器件的關斷裝置，主直流電源E1 經(jīng)半控型電力電子器件K給負載F供電。所述半控型電力電子器件的關斷 裝置包括直流/直流變換器，所述直流/直流(DC/DC)變換器輸出并聯(lián)在負 載F兩端，所述直流/直流變換器作用在負載F的電流方向與主直流電源 El作用在負載F的電流方向相同，所述直流/直流變換器輸出直流電壓E2 大于主直流電源電壓E1 (略大即可)，所述直流/直流變換器的輸出與直流 /直流變換器的輸入電源E絕緣隔離。
在半控型電力電子器件K需要關斷的時候，令直流/直流變換器輸出直 流電壓E2，使半控型電力電子器件K反向偏置關斷，待半控型電力電子器 件K完全關斷后，撤消直流/直流變換器的輸出電壓E2，負載F斷電。
因高壓交流電網(wǎng)電壓是波動的，為避免直流/直流變換器輸出直流電壓 E2、主直流電源E1之間相互偏離、波動，影響半控型電力電子器件K關斷的可靠性，直流輸入電源E、主直流電源E1的交流電源來源于同一路高壓 三相交流電壓。具體見圖12，高壓三相電壓A、 B、 C經(jīng)三相全橋整流器ZZ 整流，再經(jīng)濾波電容CZ濾波后得到主直流電源E1，三相電壓A、 B、 C經(jīng) 三相降壓變壓器TJ降低為三相電壓a、 b、 c，經(jīng)三相全橋整流器ZF整流， 再經(jīng)濾波電容CF濾波后得到低壓直流輸入電源E，低壓直流輸入電源E與 主直流電源E1電氣上相互絕緣隔離。
所述直流/直流變換器有無數(shù)種，本發(fā)明選取一些優(yōu)選實施例進行說明。
如圖l、 2所示，所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、第一二極管 Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第一低壓全控型電力電子器件K1、 第二低壓全控型電力電子器件K2;所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端 經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件Kl與輸入電源E正極相耦合、第二端經(jīng)第 二低壓全控型電力電子器件K2與輸入電源E負極相耦合，所述第二二極管 D2陽極與輸入電源E負極相耦合、陰極與所述原邊繞組RY第一端相耦合， 所述第一二極管Dl陰極與輸入電源E正極相耦合、陽極與所述原邊繞組 RY第二端相耦合；所述隔離變壓器的副邊繞組RF與所述第三二極管D3相 連后跨接在所述負載F兩端。所述輸入電源E為低壓直流電源。
具體而言，如圖1所示，所述隔離變壓器的副邊繞組RF的第一端經(jīng)所 述第三二極管D3、所述半控型電力電子器件K與主直流電源El正極相耦 合，所述副邊繞組RF的第二端與主直流電源E1負極相耦合，所述原邊繞 組RY第一端與副邊繞組RF第一端互為同名端。
或者，如圖2所示，所述隔離變壓器的副邊繞組RF的第一端經(jīng)所述第 三二極管D3與主直流電源El正極相耦合，所述副邊繞組RF的第二端經(jīng)所 述半控型電力電子器件K與主直流電源El負極相耦合，所述原邊繞組RY 第一端與副邊繞組RF第一端互為同名端。圖2所示的結(jié)構(gòu)與圖1是等效的， 在圖1中，主直流電源E1與隔離變壓器輸出電壓E2共負極，在圖2中， 主直流電源E1與隔離變壓器輸出電壓E2共正極。
如圖1、 2所示的半控型電力電子器件的關斷裝置的具體工作過程如 下半控型電力電子器件K導通，負載F承受電壓E1。當要停止對負載F 的供電(即要關斷半控型電力電子器件K時)，令第一低壓全控型電力電子 器件K1、第二低壓全控型電力電子器件K2同時導通，隔離變壓器原邊繞 組RY通電，電流方向為從1流向2。因原邊繞組RY第一端、副邊繞組RF第一端互為同名端，副邊繞組RF感應出的電壓E2對負載F的極性與主直 流電源E1對負載F的極性相同，因E2略大于E1，半控型電力電子器件K 承受反向電壓而關斷，在半控型電力電子器件K可靠關斷后，令第一低壓 全控型電力電子器件K1、第二低壓全控型電力電子器件K2關斷，負載F 完全斷電，雖然副邊繞組RF立即感應出反向的電壓E2，因有第三二極管 D3，所以對負載F不起作用，負載F斷電，隔離變壓器存儲的能量通過第 一二極管Dl、第二二極管D2返回低壓直流輸入電源E。根據(jù)變壓器原理 E2/E"NF/NY， NF為隔離變壓器副邊繞組匝數(shù)，NY為隔離變壓器原邊繞組 匝數(shù)，在低壓直流輸入電源E的電壓確定后，直流/直流變換器DB的輸出 電壓E2"E*NF/NY， E2的大小通過改變NF/NY的變比來確定。
具體實施方式
二
如圖3所示，所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、單相二極管全橋 整流電路DQ、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極 管D4、第一低壓全控型電力電子器件Kl、第二低壓全控型電力電子器件 K2、第三低壓全控型電力電子器件K3、第四低壓全控型電力電子器件K4; 所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件Kl 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件K3與輸入電源 E負極相耦合，所述原邊繞組RY第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件K2 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件K4與輸入電源 E負極相耦合，所述第一二極管D1反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器 件K1兩端，所述第二二極管D2反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件 K2兩端，所述第三二極管D3反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件K3 兩端，所述第四二極管D4反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件K4兩 端；所述隔離變壓器的副邊繞組RF兩端與所述單相二極管全橋整流電路 DQ的兩個輸入端分別耦合，所述單相二極管全橋整流電路DQ的兩個輸出 端耦合所述負載F兩端。在圖3中，所述單相二極管全橋整流電路輸出電 壓E2與主直流電源E1共負極。當然，也可做簡單變形，使所述單相二極 管全橋整流電路輸出電壓E2與主直流電源El共正極。所述第一二極管Dl、 第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4可以起續(xù)流的作用。
如圖3所示半控型電力電子器件的關斷裝置的具體工作過程如下當 半控型電力電子器件K導通，負載F承受主直流電源E1。當要停止對負載 F的供電(即要關斷半控型電力電子器件K時)，令第一低壓全控型電力電子器件Kl、第四低壓全控型電力電子器件K4與第二低壓全控型電力電子 器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3交替同時導通，隔離變壓器原 邊繞組RY通入交流脈沖電壓，副邊繞組RF感應出交流電壓經(jīng)單相二極管 全橋整流電路DQ整流，輸出直流電壓E2，因E2略大于E1，半控型電力電 子器件K承受反向電壓而關斷，在半控型電力電子器件K可靠關斷后，令 第一低壓全控型電力電子器件Kl、第四低壓全控型電力電子器件K4與第 二低壓全控型電力電子器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3關斷， 負載F完全斷電。
圖4A為半控型電力電子器件K輸出波形圖，半控型電力電子器件K 在Tl時刻被觸發(fā)導通，輸出電壓為El 。圖4B為直流/直流變換器DB輸出 波形圖，在T2時刻，直流/直流變換器DB的輸出電壓為E2，半控型電力 電子器件K開始關斷，至T3時刻半控型電力電子器件K可靠關斷。若負載 F某時段需要的電壓脈沖寬度為T，為可靠關斷半控型電力電子器件K，直 流/直流變換器DB所需要的最小關斷脈寬為t=T3_T2，則半控型電力電子 器件K實際的輸出脈寬減小為T-t，直流/直流變換器DB的輸出功率在T2 至T3區(qū)間參與了對負載F的做功，并且，與主直流電壓E1的做功方向相 同。
本發(fā)明直流/直流變換器DB關斷瞬間輸出功率略大于主直流電源El 的輸出功率，其關斷電壓脈沖寬度在保證可靠關斷主直流電源El的半控型 電力電子器件K的前提下應盡可能短，遠小于主直流電源El經(jīng)半控型電力 電子器件K輸出的脈沖電壓的寬度，再就是，在一定限度內(nèi)同一只電力電 子器件在流過不同波形電流下允許的電流有效值是相同的，所以直流/直流 變換器DB里的電力電子器件容量可以是關斷主直流電源El的半控型電力 電子器K的容量的幾分之一，直流/直流變換器DB里的隔離變壓器的過載 能力更強，所以，整個直流/直流變換器DB設計容量也遠小于直流電源El 及關斷主直流電源E1的半控型電力電子器件K的設計容量；變換器DB關 斷瞬間輸出脈沖電壓總是沒有時間間隔地追隨主直流電源El的輸出脈沖 電壓并且同方向，也就是直流/直流變換器DB的關斷輸出功率以相同的方 向參與了對負載F的做功，而不是損耗或負功，這兩點是本發(fā)明具有實用 性的關鍵。
具體實施方式
三
如圖5所示， 一種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂下橋臂，所述上橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源E1兩端，所述上橋 臂和下橋臂分別包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件。所述逆變橋臂的關 斷裝置還包括第一直流/直流變換器DBX和第二直流/直流變換器DBS，所 述第一直流/直流變換器DBX輸出與所述上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂 (即關斷下橋臂的第二半控型電力電子器件KX);所述第二直流/直流變換 器DBS輸出與所述下橋臂并聯(lián)，用于關斷所述上橋臂(即關斷上橋臂的第 一半控型電力電子器件KS)，所述第一直流/直流變換器DBX和第二直流/ 直流變換器DBS的輸出電壓、功率相同，所述第一直流/直流變換器DBX 和第二直流/直流變換器DBS的輸出電壓大于主直流電源E1的電壓。所述 上橋臂、下橋臂都可以各反并聯(lián)一個續(xù)流二極管DZ。
所述上橋臂和下橋臂可以分別包括一個半控型電力電子器件。或者所 述上橋臂和下橋臂分別包括至少兩個半控型電力電子器件，此時，上橋臂 的半控型電力電子器件全部串聯(lián)，下橋臂的半控型電力電子器件也全部串 聯(lián)。
如圖5所示，所述第一直流/直流變換器DBX和第二直流/直流變換器 DBS分別包括隔離變壓器、第一二極管D1、第二二極管D2、第一低壓全控 型電力電子器件K1、第二低壓全控型電力電子器件K2，所述第一直流/直 流變換器DBX還包括第三二極管D3,所述第二直流/直流變換器DBS還包 括第四二極管D4，所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端經(jīng)第一低壓全控 型電力電子器件Kl與輸入電源E正極相耦合、第二端經(jīng)第二低壓全控型電 力電子器件K2與輸入電源E負極相耦合，所述第二二極管D2陽極與輸入 電源E負極相耦合、陰極與所述原邊繞組RY第一端相耦合，所述第一二極 管Dl陰極與輸入電源E正極相耦合、陽極與所述原邊繞組RY第二端相耦 合;所述第一直流/直流變換器DBX的隔離變壓器的副邊繞組RF1與所述第 三二極管D3相連后跨接在上橋臂兩端，所述第二直流/直流變換器DBS的 隔離變壓器的副邊繞組RF2與所述第四二極管D4相連后跨接在下橋臂兩 端。
具體實施方式
四
如圖6所示，本具體實施方式
與具體實施方式
三的不同之處在于第一 直流/直流變換器DBX和第二直流/直流變換器DBS的具體結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，所述第一直流/直流變換器DBX和第二直流/直流變換器DBS分別包括隔離變壓器、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、 第四二極管D4、第一低壓全控型電力電子器件K1、第二低壓全控型電力電 子器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3、第四低壓全控型電力電子器 件K4;所述第一直流/直流變換器還包括第一單相二極管全橋整流電路 DQ1，所述第二直流/直流變換器還包括第二單相二極管全橋整流電路DQ2; 所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件Kl 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件K3與輸入電源 E負極相耦合，所述原邊繞組RY第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件K2 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件K4與輸入電源 E負極相耦合，所述第一二極管D1反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器 件Kl兩端，所述第二二極管D2反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件 K2兩端，所述第三二極管D3反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件K3 兩端，所述第四二極管D4反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件K4兩 端;所述第一直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組RF1兩端與所述第 一單相二極管全橋整流電路DQ1的兩個輸入端分別耦合，所述第一單相二 極管全橋整流電路DQ1的兩個輸出端跨接在所述上橋臂兩端，所述第二直 流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組RF2兩端與所述第二單相二極管 全橋整流電路DQ2的兩個輸入端分別耦合，所述第二單相二極管全橋整流 電路DQ2的兩個輸出端跨接在所述下橋臂兩端。
具體實施方式
五
如圖7所示，對于圖6所示的逆變橋臂的關斷裝置，可以把上橋臂、 下橋臂的兩個直流/直流變換器DBX、 DBS合并成一個直流/直流變換器DB。
如圖7所示， 一種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂和 下橋臂，所述上橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源E1兩端，所述上橋 臂和下橋臂分別包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件。所述逆變橋的關斷 裝置還包括直流/直流變換器DB，所述直流/直流變換器包括第一輸出和第 二輸出，所述第一輸出與上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂(即關斷下橋 臂的第二半控型電力電子器件KX)，所述第二輸出與所述下橋臂并聯(lián)，用 于關斷所述上橋臂；所述第一輸出和第二輸出的輸出電壓、功率相同，所 述第一、二輸出的輸出電壓大于主直流電源E1的電壓。
如圖7所示，所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二 極管D6、第一低壓全控型電力電子器件K1、第二低壓全控型電力電子器件 K2、第三低壓全控型電力電子器件K3、第四低壓全控型電力電子器件K4; 所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件Kl 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件K3與輸入電源 E負極相耦合，所述原邊繞組RY第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件K2 與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件K4與輸入電源 E負極相耦合，所述第一二極管Dl反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器 件Kl兩端，所述第二二極管D2反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件 K2兩端，所述第三二極管D3反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件K3 兩端，所述第四二極管D4反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件K4兩 端;所述隔離變壓器的第一副邊繞組RF1與所述第五二極管D5相連后跨接 在上橋臂兩端，所述隔離變壓器的第二副邊繞組RF2與所述第六二極管D6 相連后跨接在下橋臂兩端。隔離變壓器兩個副邊繞組RF1、 RF2的同名端連 接在一起，并假設與原邊繞組RY的第一端也互為同名端。
如圖7所示，當逆變橋臂的上橋臂半控型電力電子器件KS需要關斷， 令第一低壓全控型電力電子器件Kl、第四低壓全控型電力電子器件K4導 通，隔離變壓器原邊繞組RY電流方向為從1到2，第二副邊繞組RF2輸出 高壓直流電壓E22，并且略大于逆變橋臂電壓E1，逆變橋臂的上橋臂的半 控型電力電子器件KS反向偏置關斷，此時，第一副邊繞組RF1雖然也感應 出大小相等的電壓，但與串聯(lián)的第五二極管D5反向，第一副邊繞組RF1 沒有電壓輸出，待半控型電力電子器件KS可靠關斷后，令第一低壓全控型 電力電子器件K1、第四低壓全控型電力電子器件K4關斷，逆變橋臂上橋 臂完全關斷。當逆變橋臂的下橋臂的半控型電力電子器件KX需要關斷，令 第二低壓全控型電力電子器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3導通， 原邊繞組RY電流方向為從2到1 ，第一副邊繞組RF1輸出高壓直流電壓E21 ， 并且大于逆變橋臂電壓El，逆變橋臂的下橋臂的半控型電力電子器件KX 反向偏置關斷，此時，第二副邊繞組RF2雖然也感應出大小相等的電壓， 但與串聯(lián)的第六二極管D6反向，第二副邊繞組RF2沒有電壓輸出，待半控 型電力電子器件KX可靠關斷后，令第二低壓全控型電力電子器件K2、第 三低壓全控型電力電子器件K3關斷，逆變橋臂的下橋臂完全關斷。
具體實施方式
六
圖8所示的是二極管鉗位五電平逆變橋臂的關斷裝置。所述逆變橋臂 包括上橋臂和下橋臂，所述上橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源Ell 兩端，所述上橋臂和下橋臂分別包括4個半控型電力電子器件。上橋臂包 括第一半控型電力電子器件KS1、第二半控型電力電子器件KS2、第三半控 型電力電子器件KS3、第四半控型電力電子器件KS4，下橋臂包括第五半控 型電力電子器件KX1、第六半控型電力電子器件KX2、第七半控型電力電子 器件KX3、第八半控型電力電子器件KX4。
如圖8所示，上述逆變橋臂的關斷裝置包括直流/直流變換器DB，所 述直流/直流變換器DB包括隔離變壓器、第一二極管D1、第二二極管D2、 第三二極管D3、第四二極管D4、第一低壓全控型電力電子器件K1、第二 低壓全控型電力電子器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3、第四低壓 全控型電力電子器件K4、第五二極管D5和第六二極管D6。
所述隔離變壓器的原邊繞組RY第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器 件Kl與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件K3與輸 入電源E負極相耦合，所述原邊繞組RY第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子 器件K2與輸入電源E正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控型電力電子器件K4與 輸入電源E負極相耦合。所述第一二極管Dl反向并聯(lián)在第一低壓全控型電 力電子器件Kl兩端，所述第二二極管D2反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力 電子器件K2兩端，所述第三二極管D3反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電 子器件K3兩端，所述第四二極管D4反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子 器件K4兩端。所述直流/直流變換器DB的隔離變壓器的第一副邊繞組RF1 與第五二極管D5相連后跨接在所述上橋臂兩端。所述直流/直流變換器DB 的隔離變壓器的第二副邊繞組RF2與第六二極管D6相連后跨接在所述下橋 臂兩端。
如圖8所示，上述逆變橋臂的關斷裝置的工作過程如下當逆變橋臂 的上橋臂的第一半控型電力電子器件KS1、第二半控型電力電子器件KS2、 第三半控型電力電子器件KS3、第四半控型電力電子器件KS4需要關斷， 令第一低壓全控型電力電子器件Kl、第四低壓全控型電力電子器件K4導 通，隔離變壓器的原邊繞組RY電流方向為從1到2，隔離變壓器的第二副 邊繞組RF2有高壓直流電壓E22輸出，并且略大于逆變橋臂電壓Ell，逆 變橋臂上橋臂所有半控型電力電子器件反向偏置關斷。此時，隔離變壓器的第一副邊繞組RF1雖然也感應出大小相等的電壓，但與串聯(lián)的第五二極 管D5反向，第一副邊繞組RF1沒有電壓輸出。待逆變橋臂的上橋臂所有半 控型電力電子器件可靠關斷后，令第一低壓全控型電力電子器件K1、第四 低壓全控型電力電子器件K4關斷，逆變橋臂的上橋臂完全關斷。當逆變橋 臂的下橋臂第五半控型電力電子器件KX1、第六半控型電力電子器件KX2、 第七半控型電力電子器件KX3、第八半控型電力電子器件KX4需要關斷， 令第二低壓全控型電力電子器件K2、第三低壓全控型電力電子器件K3導 通，隔離變壓器的原邊繞組RY電流方向為從2到1，隔離變壓的第一副邊 繞組RF1有高壓直流電壓E21輸出，并且大于逆變橋臂電壓Ell，逆變橋
臂的下橋臂的所有半控型電力電子器件反向偏置關斷。此時，隔離變壓的 第二副邊繞組RF2雖然也感應出大小相等的電壓，但與串聯(lián)的第六二極管 D6反向，第二副邊繞組RF2沒有電壓輸出，待逆變橋臂的下橋臂的所有半 控型電力電子器件可靠關斷后，令第二低壓全控型電力電子器件K2、第三 低壓全控型電力電子器件K3關斷，逆變橋臂的下橋臂完全關斷。
如圖9所示，逆變橋臂的導通過程如下從tl-t2， KS1導通，輸出電 壓-E11/4，從t2-13， KS2導通，輸出電壓0，從t3-t4， KS3導通，輸出 電壓+E11/4，從t4-15， KS4導通，輸出電壓+E11/2，在保證KS1、 KS2、 KS3、 KS4依次可靠導通、沒有動態(tài)均壓問題的前提下，從tl-12、 t2-t3、 t3-t4的時間間隔盡可能短，在t5時刻的前一小段時刻，Kl、 K4導通，開 始關斷上橋臂的4個半控型電力電子器件，到t5時刻，上橋臂的4個半控 型電力電子器件可靠關斷后，Kl、 K4轉(zhuǎn)為關斷，由于，從tl-t4為很短的 過渡時間，上橋臂主要輸出+E11/2電壓。對下橋臂的分析同理，不再贅言。
具體實施方式
七
如圖10所示，由3個二電平逆變橋臂關斷裝置可以并聯(lián)組成一個二電 平三相逆變器。3個逆變橋臂分別包括U相逆變橋臂、V相逆變橋臂和W 相逆變橋臂。U相逆變橋臂包括U相上橋臂和U相下橋臂，U相上橋臂包括 第一半控型電力電子器件KUS， U相下橋臂包括第二半控型電力電子器件 KUX。 V相逆變橋臂包括V相上橋臂和V相下橋臂，V相上橋臂包括第三半 控型電力電子器件KVS， V相下橋臂包括第四半控型電力電子器件KVX。 W 相逆變橋臂包括W相上橋臂和W相下橋臂。W相上橋臂包括第五半控型電 力電子器件KWS， W相下橋臂包括第六半控型電力電子器件KWX。如圖10所示，第一直流/直流變換器DBU與U相逆變橋臂相配合，第 二直流/直流變換器DBV與V相逆變橋臂相配合，第三直流/直流變換器DBW 與W相逆變橋臂相配合。第一直流/直流變換器DBU、第二直流/直流變換 器DBV和第三直流/直流變換器DBW的具體結(jié)構(gòu)可與具體實施方式
四中的直 流/直流變換器結(jié)構(gòu)相同，當然，也可選擇直流/直流變換器的其它結(jié)構(gòu)。 而且第一直流/直流變換器DBU、第二直流/直流變換器DBV和第三直流/直 流變換器DBW的三個隔離變壓器的三個原邊繞組匝數(shù)相等，而且三個隔離 變壓器的六個副邊繞組匝數(shù)相等。
本具體實施方式
的工作方式如下假設某一時刻，U相、V相上橋臂、
W相下橋臂導通，現(xiàn)需要關斷U相上橋臂，令低壓全控型電力電子器件KUll、 KU41導通，副邊繞組RFUS感應出電壓E2US并大于El的電壓，關斷第一 半控型電力電子器件KUS， E2US電壓從正極、電機繞組U相、W相、可控 硅第六半控型電力電子器件KWX、負極產(chǎn)生電流回路，對電機繞組U相、W 相做了功，方向與El通過第一半控型電力電子器件KUS的電流方向相同， 待第一半控型電力電子器件KUS可靠關斷后，令低壓全控型電力電子器件 KUll、 KU41關斷，完成U相上橋臂的關斷。假設某一時刻，U相、V相上 橋臂導通，其它橋臂關斷，現(xiàn)需要關斷U相上橋臂，令低壓全控型電力電 子器件KUll、 KU41導通，繞組RFUS感應出電壓E2US并大于E1的電壓， 關斷第一半控型電力電子器件KUS， E2US電壓不能產(chǎn)生電流回路，但不影 響可靠關斷第一半控型電力電子器件KUS，待第一半控型電力電子器件KUS 可靠關斷后，令低壓全控型電力電子器件KUll、 KU41關斷，完成U相上橋 臂的關斷。假設某一時刻，U相、V相、W相上橋臂導通，現(xiàn)需要關斷U相 上橋臂，令低壓全控型電力電子器件KUll、 KU41導通，繞組RFUS感應出 電壓E2US并大于E1的電壓，關斷第一半控型電力電子器件KUS， E2US電 壓不能產(chǎn)生電流回路，但不影響可靠關斷第一半控型電力電子器件KUS， 待第一半控型電力電子器件KUS可靠關斷后，令低壓全控型電力電子器件 KUll、 KU41關斷，完成U相上橋臂的關斷。假設某一時刻，U相上橋臂導 通，V相、W相下橋臂導通，現(xiàn)需要關斷U相上橋臂，令低壓全控型電力電 子器件KUll、 KU41導通，繞組RFUS感應出電壓E2US并大于E1的電壓， 關斷第一半控型電力電子器件KUS， E2US電壓通過正極、電機U相繞組， 電機V相繞組、第四半控型電力電子器件KVX和電機W相繞組、第六半控 型電力電子器件KWX，負極產(chǎn)生電流回路，對電機繞組U相、V相、W相做了功，方向與El通過第一半控型電力電子器件KUS的電流方向相同，待第 一半控型電力電子器件KUS可靠關斷后，令KUll、 KU41關斷，完成U相上 橋臂的關斷。假設某一時刻，U相上橋臂、W相下橋臂導通，其它橋臂關斷， 現(xiàn)需要關斷U相上橋臂，令KUll、 KU41導通，繞組RFUS感應出電壓E2US 并大于El的電壓,關斷第一半控型電力電子器件KUS，E2US電壓通過正極、 電機U相繞組、W相繞組、負極產(chǎn)生電流回路，對電機U相繞組、W相繞組 做功，方向與E1通過第一半控型電力電子器件KUS的電流方向相同，待第 一半控型電力電子器件KUS可靠關斷后，令KUll、 KU41關斷，完成U相上 橋臂的關斷。
其它情況類似，不再具體分析。從以上分析可以看出，在任何一個時 段里，任何一個橋臂的半控型電力電子器件都可以獨立關斷，不受其它橋 臂的影響。
對于2個、3個橋臂需要同時關斷的場合，可相隔一個關斷脈寬依次 關斷這些橋臂，直到全部關斷完畢，雖然不能絕對同時，但相隔的時間在 100微秒以內(nèi)，也算近似同時。
利用本發(fā)明原理，現(xiàn)有各種逆變主電路，如單相全橋逆變器、三相逆 變器、三電平逆變器、二極管鉗位多電平逆變器、功率單元串聯(lián)多電平逆 變器、電容鉗位多電平逆變器等等，其逆變器里的全控型電力電子器件都 可以改用半控型電力電子器件，并且每個半控型電力電子器件都可以獨立 關斷。
具體實施方式
八
如圖11所示， 一種高壓變頻器，包括依次連接的整流器l、直流濾波 器2、多電平逆變器3和交流濾波器4。所述多電平逆變器包括至少兩個如具體實施方式
三、四、五任一所述的逆變橋臂關斷裝置，各逆變橋臂關斷 裝置之間相互并聯(lián)。
所述多電平逆變器可以為二極管鉗位式三電平逆變器、采用輔助臂的 二極管鉗位式三電平逆變器、二極管鉗位式多電平逆變器(分二極管串聯(lián) 鉗位和二極管自鉗位兩種情況)、飛跨電容鉗位式三電平逆變器、飛跨電容 鉗位式多電平逆變器、二極管-電容混合鉗位式三電平逆變器、二極管-電 容混合鉗位式多電平逆變器、改進的背對背式二極管鉗位式多電平逆變器 等。所述交流濾波器包括電感和電容，所述電感L的鐵心裕量足夠大以用 于抗飽和。因直流/直流變換器輸出電壓E2大于主直流電壓El，當電機繞 組承受電壓E2時，若電感L的鐵心裕量足夠大，直流/直流變換器就不會 產(chǎn)生過大的突變電流，這有助于減小直流/直流變換器的容量。
所述多電平逆變器橋臂輸出多電平相電壓不是為了得到多電平相電 壓，主要是借助多電平電路和這個電路產(chǎn)生多電平的過渡過程解決逆變橋 臂串聯(lián)的半控型電力電子器件在導通過程的動態(tài)均壓問題，逆變橋臂輸出 波形主要表現(xiàn)為二電平相電壓及SP麗系列脈沖波特征，在可靠解決逆變橋 臂串聯(lián)的半控型電力電子器件動態(tài)均壓問題前提下，逆變橋臂輸出多電平 相電壓的過渡過程盡可能短。
如圖11，這種二極管鉗位五電平逆變器，假設輸出一萬伏三相交流電 壓，選用耐壓6500伏的晶閘管，每相8個、三相共24個晶閘管，相比同 樣耐壓的IGBT，價格上有巨大優(yōu)勢，每相1個、三相共3個(內(nèi)共有12 個低耐壓(1200伏或1700伏)的IGBT)直流/直流變換器DB，因其容量 遠小于三相逆變器容量，增加成本不多，實現(xiàn)了用一個全控型電力電子器 件關斷兩個晶閘管、用1200伏或1700伏的全控型電力電子器件關斷6500 伏的晶閘管、用小容量全控型電力電子器件關斷大容量晶閘管的目的。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種半控型電力電子器件的關斷裝置，主直流電源(E1)經(jīng)一個半控型電力電子器件(K)給負載(F)供電，其特征在于還包括直流/直流變換器，所述直流/直流變換器輸出并聯(lián)在負載(F)兩端，其作用在負載(F)的電流方向與主直流電源(E1)作用在負載(F)的電流方向相同，所述直流/直流變換器輸出直流電壓(E2)大于主直流電源電壓(E1)，所述直流/直流變換器的輸出與直流/直流變換器的輸入電源(E)絕緣隔離。
2. 根據(jù)權利要求l所述的半控型電力電子器件的關斷裝置，其特征在于 所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第一低壓全控型電力電子器件(Kl)、第二低 壓全控型電力電子器件(K2);所述隔離變壓器的原邊繞組(RY)第一端 經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件(Kl)與輸入電源(E)正極相耦合、第 二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件(K2)與輸入電源(E)負極相耦合， 所述第二二極管(D2)陽極與輸入電源(E)負極相耦合、陰極與所述原 邊繞組(RY)第一端相耦合，所述第一二極管(Dl)陰極與輸入電源(E) 正極相耦合、陽極與所述原邊繞組(RY)第二端相耦合；所述隔離變壓器 的副邊繞組(RF)與所述第三二極管(D3)相連后跨接在所述負載(F)兩端o
3. 根據(jù)權利要求l所述的半控型電力電子器件的關斷裝置，其特征在于所述直流/直流變換器包括隔離變壓器、單相二極管全橋整流電路(DQ)、 第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、 第一低壓全控型電力電子器件(Kl)、第二低壓全控型電力電子器件(K2)、 第三低壓全控型電力電子器件(K3)、第四低壓全控型電力電子器件(K4); 所述隔離變壓器的原邊繞組(RY)第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件 (Kl)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件(K3) 與輸入電源(E)負極相耦合，所述原邊繞組(RY)第二端經(jīng)第二低壓全 控型電力電子器件(K2)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控 型電力電子器件(K4)與輸入電源(E)負極相耦合，所述第一二極管(Dl) 反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件(Kl)兩端，所述第二二極管(D2 ) 反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件(K2)兩端，所述第三二極管(D3 ) 反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件(K3 )兩端，所述第四二極管(D4)反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件(K4)兩端；所述隔離變壓器的副邊繞組(RF)兩端與所述單相二極管全橋整流電路(DQ)的兩個輸入端 分別耦合，所述單相二極管全橋整流電路(DQ)的兩個輸出端耦合所述負 載(F)兩端。
4. 一種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂和下橋臂，所述上 橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源(El)兩端，所述上橋臂和下橋臂 分別包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件，其特征在于所述逆變橋臂的 關斷裝置還包括第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器，所述第一 直流/直流變換器輸出與所述上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂；所述第 二直流/直流變換器輸出與所述下橋臂并聯(lián)，用于關斷所述上橋臂，所述 第一直流/直流變換器和第二直流/直流變換器的輸出電壓、功率相同，第 一、二直流/直流變換器的輸出電壓大于主直流電源(El)的電壓。
5. 根據(jù)權利要求4所述的逆變橋臂的關斷裝置，其特征在于所述第一直 流/直流變換器和第二直流/直流變換器分別包括隔離變壓器、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第一低壓全控型電力電子器件(Kl)、第二低 壓全控型電力電子器件(K2)，所述第一直流/直流變換器還包括第三二極 管(D3)，所述第二直流/直流變換器還包括第四二極管(D4)，所述隔離 變壓器的原邊繞組(RY)第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件(Kl)與 輸入電源(E)正極相耦合、第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件(K2) 與輸入電源(E)負極相耦合，所述第二二極管(D2)陽極與輸入電源(E) 負極相耦合、陰極與所述原邊繞組(RY)第一端相耦合，所述第一二極管(Dl)陰極與輸入電源(E)正極相耦合、陽極與所述原邊繞組(RY)第 二端相耦合；所述第一直流/直流變換器的隔離變壓器的副邊繞組(RF1) 與所述第三二極管(D3)相連后跨接在上橋臂兩端，所述第二直流/直流 變換器的隔離變壓器的副邊繞組(RF2)與所述第四二極管(D4)相連后 跨接在下橋臂兩端。
6. 根據(jù)權利要求4所述的逆變橋臂的關斷裝置，其特征在于所述第一直 流/直流變換器和第二直流/直流變換器分別包括隔離變壓器、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第一低 壓全控型電力電子器件(Kl)、第二低壓全控型電力電子器件(K2)、第三 低壓全控型電力電子器件(K3)、第四低壓全控型電力電子器件(K4);所 述第一直流/直流變換器還包括第一單相二極管全橋整流電路(DQ1)，所述第二直流/直流變換器還包括第二單相二極管全橋整流電路(DQ2);所 述隔離變壓器的原邊繞組(RY)第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件 (Kl)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件(K3) 與輸入電源(E)負極相耦合，所述原邊繞組(RY)第二端經(jīng)第二低壓全 控型電力電子器件(K2)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控 型電力電子器件(K4)與輸入電源(E)負極相耦合，所述第一二極管(Dl) 反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件(Kl)兩端，所述第二二極管(D2) 反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件(K2 )兩端，所述第三二極管(D3 ) 反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件(K3 )兩端，所述第四二極管(D4) 反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件(K4)兩端；所述第一直流/直 流變換器的隔離變壓器的副邊繞組(RF1)兩端與所述第一單相二極管全 橋整流電路(DQ1)的兩個輸入端分別耦合，所述第一單相二極管全橋整 流電路(DQ1)的兩個輸出端跨接在所述上橋臂兩端，所述第二直流/直流 變換器的隔離變壓器的副邊繞組(RF2)兩端與所述第二單相二極管全橋 整流電路(DQ2)的兩個輸入端分別耦合，所述第二單相二極管全橋整流 電路(DQ2)的兩個輸出端跨接在所述下橋臂兩端。
7. —種逆變橋臂的關斷裝置，所述逆變橋臂包括上橋臂和下橋臂，所述上 橋臂和下橋臂串聯(lián)后并聯(lián)在主直流電源(El)兩端，所述上橋臂和下橋臂 分別包括相同數(shù)量的半控型電力電子器件，其特征在于所述逆變橋臂的 關斷裝置還包括直流/直流變換器，所述直流/直流變換器包括第一輸出和 第二輸出，所述第一輸出與上橋臂并聯(lián)，用于關斷所述下橋臂；所述第二 輸出與所述下橋臂并聯(lián)，用于關斷所述上橋臂，所述第一輸出和第二輸出 的輸出電壓、功率相同，所述第一、二輸出的輸出電壓大于主直流電源(El) 的電壓。
8. 根據(jù)權利要求7所述的逆變橋的關斷裝置，其特征在于所述直流/直 流變換器包括隔離變壓器、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二 極管(D3)、第四二極管(D4)、第五二極管(D5)、第六二極管(D6)、第 一低壓全控型電力電子器件(Kl)、第二低壓全控型電力電子器件(K2)、 第三低壓全控型電力電子器件(K3)、第四低壓全控型電力電子器件(K4); 所述隔離變壓器的原邊繞組(RY)第一端經(jīng)第一低壓全控型電力電子器件(Kl)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第三低壓全控型電力電子器件(K3) 與輸入電源(E)負極相耦合，所述原邊繞組(RY)第二端經(jīng)第二低壓全控型電力電子器件(K2)與輸入電源(E)正極相耦合、經(jīng)第四低壓全控 型電力電子器件(K4)與輸入電源(E)負極相耦合，所述第一二極管(Dl) 反向并聯(lián)在第一低壓全控型電力電子器件(Kl)兩端，所述第二二極管(D2) 反向并聯(lián)在第二低壓全控型電力電子器件(K2 )兩端，所述第三二極管(D3 ) 反向并聯(lián)在第三低壓全控型電力電子器件(K3 )兩端，所述第四二極管(D4) 反向并聯(lián)在第四低壓全控型電力電子器件(K4)兩端；所述隔離變壓器的 第一副邊繞組(RF1)與所述第五二極管(D5)相連后跨接在上橋臂兩端， 所述隔離變壓器的第二副邊繞組(RF2)與所述第六二極管(D6)相連后 跨接在下橋臂兩端。
9. 一種高壓變頻器，包括依次連接的整流器、直流濾波器、多電平逆變器 和交流濾波器，其特征在于所述多電平逆變器包括至少兩個如權利要求 4-8任一所述的逆變橋臂關斷裝置，各逆變橋臂關斷裝置之間相互并聯(lián)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的高壓變頻器，其特征在于所述交流濾波器包括 電感和電容，所述電感的鐵心裕量足夠大以用于抗飽和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半控型電力電子器件、逆變橋臂的關斷裝置及高壓變頻器，半控型電力電子器件的關斷裝置，主直流電源經(jīng)半控型電力電子器件給負載供電，還包括直流/直流變換器，所述直流/直流變換器輸出并聯(lián)在負載兩端，其作用在負載的電流方向與主直流電源作用在負載的電流方向相同，所述直流/直流變換器輸出直流電壓大于主直流電源電壓，所述直流/直流變換器的輸出與直流/直流變換器的輸入電源絕緣隔離。本發(fā)明的有益效果是在具有通用性和損耗非常小的前提下，用少量的低壓的小容量的全控型電力電子器件關斷數(shù)量多的高壓的大容量的半控型電力電子器件。
文檔編號H02M3/04GK101515753SQ200910106140
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者丁振榮 申請人:丁振榮