專利名稱：一種二極管箝位式三電平變頻器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明技術涉及中壓電機控制領域，具體涉及一種二極管箝位式三電平變頻器。
背景技術：
目前，中點箝位式的中壓三電平變頻器由于其結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、輸出諧波小等 特點而得到了廣泛的應用。大多數(shù)的二極管箝位式三電平變頻器多采用如圖1所示的電路 結(jié)構(gòu)。其中C1、C2為直流濾波電容，并將直流電壓分成Ρ、0、Ν三個電位。以A相為例，Si、 S2、S3、S4為4個串聯(lián)的功率開關管，多采用IGBT，dl、d2、d3、d4分別為它們的體二極管。 D1、D2為中點箝位的快恢復二極管。Si、S2和S3、S4分別為兩個雙單元的IGBT模塊。Dl 和D2為兩個外接的快恢復二極管模塊。由于在三電平變頻器的工作過程中，D1、D2和Si、 S2、S3、S4以及它們的體二極管dl、d2、d3、d4都參與開關動作，為了保證良好的開關特性 以得到較好的輸出波形和較少的開關損耗，要求各二極管的電壓、電流特性及反向恢復特 性等應保持一致。但在實際應用中，很難找到與IGBT及其體二極管特性一致的快恢復二極 管，因此影響輸出波形的質(zhì)量。另外，由于IGBT與各快恢復二極管之間的接線較多，導致雜 散電感和分布電容等的值較大，使得開關管的損耗增加，且輸出波形含有較大的諧波等，影 響了二極管箝位式三電平變頻器的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術問題，本發(fā)明旨在提供一種利用新型功率器件模塊實現(xiàn)的二極管 箝位式三電平變頻器，解決了開關管損耗過大，輸出波形含有較大的諧波等影響二極管箝 位式三電平變頻器整體性能的問題。本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案是主要由12脈波整流環(huán)節(jié)、三相H橋功率 逆變單元組成，其特征在于所述的12脈波整流環(huán)節(jié)由移相變壓器和兩個二極管全橋整流 單元共同構(gòu)成；所述的移相變壓器有兩個二次繞組，分別為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，其相位 相差30°，二次側(cè)繞組的線電壓是一次繞組線電壓的一半。兩個整流單元的直流輸出端串 聯(lián)起來，并將串聯(lián)點引出作為中點。12脈波整流有利于消除諧波，提高電網(wǎng)利用率。三相 H橋功率逆變單元主要由功率開關管IGBT和快恢復二極管組成，該變頻器的三相逆變單元 采用三種功率器件模塊，第一種模塊為一個IGBT串接一個快恢復二極管，用來代替圖1中 的Si、dl、和Dl ；第二種模塊為兩個IGBT串聯(lián)，如，用來代替圖1中的S2、S3、d2和d3 ；第 三種模塊為一個快恢復二極管串接一個IGBT，用來代替圖1中的D2、S4和d4。將IGBT和快恢復二極管集成到一起的模塊，解決了快恢復二極管與IGBT之間的 配對問題?？旎謴投O管的電壓電流特性與IGBT及其體二極管相互匹配，因此開關過程產(chǎn) 生的開關損耗較小。且由于快恢復二極管與IGBT之間沒有外部引線，使得雜散電感和分布 電容較小，輸出波形中的諧波含量較小，波形質(zhì)量較好。本發(fā)明的有益效果在于IGBT與負責箝位的快恢復二極管具有匹配的電壓電流特 性，同時減少了外部接線帶來的分布參數(shù)的變化，減少了開關管的開關損耗，提高了輸出波形的質(zhì)量和整機的效率。


圖1為傳統(tǒng)的二極管箝位式三電平變頻器原理圖。圖2本發(fā)明的三電平變頻器原理圖。圖3為三種功率模塊示意圖。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明結(jié)合圖2、圖3，一種二極管箝位式三電平變頻器，主要由12脈波整流環(huán)節(jié)、三相H 橋功率逆變單元組成，其特征在于所述的12脈波整流環(huán)節(jié)由移相變壓器1和兩個二極管全 橋整流單元共同構(gòu)成；所述的移相變壓器1有兩個二次繞組，分別為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián) 結(jié)，其相位相差30°，二次側(cè)繞組的線電壓是一次繞組線電壓的一半；兩個整流器2和整流 器3的直流輸出端串聯(lián)起來，并將串聯(lián)點引出作為中點；12脈波整流有利于消除諧波，提高 電網(wǎng)利用率。4、5、6分別為A、B、C三相H橋功率逆變單元，主要由功率開關管IGBT和快恢 復二極管組成。本實施方式中的變頻器三相逆變單元采用三種功率器件模塊，第一種模塊 為一個IGBT串接一個快恢復二極管，如圖3(a)所示，用來代替圖1中的Sl、dl、和Dl ；第二 種模塊為兩個IGBT串聯(lián)，如圖3(b)所示，用來代替圖1中的S2、S3、d2和d3 ；第三種模塊 為一個快恢復二極管串接一個IGBT，如圖3(c)所示，用來代替圖1中的D2、S4和d4。將IGBT和快恢復二極管集成到一起的模塊，解決了快恢復二極管與IGBT之間的 配對問題?？旎謴投O管的電壓電流特性與IGBT及其體二極管相互匹配，因此開關過程產(chǎn) 生的開關損耗較小，且由于快恢復二極管與IGBT之間沒有外部引線，使得雜散電感和分布 電容較小，輸出波形中的諧波含量較小，波形質(zhì)量較好。以上實施方式僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，本技術領域的普通技 術人員，在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下，作出各種等同變換或變化的技術方案屬 于本發(fā)明的保護范疇，由各項權利要求限制。
權利要求
1.一種二極管箝位式三電平變頻器，主要由12脈波整流環(huán)節(jié)、三相H橋功率逆變單 元組成，其特征在于所述的12脈波整流環(huán)節(jié)由移相變壓器和兩個二極管全橋整流單元共 同構(gòu)成；所述的移相變壓器有兩個二次繞組，分別為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)，其相位相差 30°，二次側(cè)繞組的線電壓是一次繞組線電壓的一半。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種二極管箝位式三電平變頻器，其特征在于所述的三相H 橋功率逆變單元主要由功率開關管IGBT和快恢復二極管組成，該變頻器的三相逆變單元 采用三種功率器件模塊，第一種模塊為一個IGBT串接一個快恢復二極管；第二種模塊為兩 個IGBT串聯(lián)；第三種模塊為一個快恢復二極管串接一個IGBT。
全文摘要
一種二極管箝位式三電平變頻器，涉及中壓電機控制領域。本發(fā)明主要由移相變壓器和二極管全橋整流單元共同構(gòu)成了12脈波整流環(huán)節(jié)，利用了封裝在一個模塊內(nèi)的IGBT和快恢復二極管構(gòu)成的逆變單元，陽極串聯(lián)IGBT集電極和IGBT發(fā)射極串聯(lián)陰極的兩種功率模塊構(gòu)成二極管箝位式三電平變頻器逆變主回路。本發(fā)明的優(yōu)點在于IGBT與負責箝位快恢復二極管具有匹配的電壓電流特性，同時減少了外部接線帶來的分布參數(shù)的變化，減少了開關管的開關損耗，提高了輸出波形的質(zhì)量和整機的效率。
文檔編號H02M7/48GK102044973SQ200910209018
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者冷嚴冬, 孫敬華, 曲文超, 趙鵬 申請人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司