一种高压变频器拓扑电路和基础变流链电路.pdf

本发明公开了一种高压变频拓扑电路和基础变流链电路，所述高压变频拓扑电路包括：M个基础变流链和N个开关；每个基础变流链的一端与一个开关相连，另一端与另外一个开关相连和/或作为输出端；所述基础变流链包括，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的供电电源输入端；所述开关，用于控制M个基础变流链的串链和/或并联方式；其中，M的大小由电路的最高输出电压决定；N的大小和每个开关的开闸或合闸由电路的多种输出电压大小决定；S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定，电路中各支路之间并联均流效果好，避免并联的各支路之间产生环流，保证多种额定电压输出。

权利要求书一种高压变频拓扑电路，其特征在于，所述电路包括：M个基础变流链和N个开关；每个基础变流链的一端与一个开关相连，另一端与另外一个开关相连和/或作为输出端；所述基础变流链包括，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的供电电源输入端；所述开关，用于控制M个基础变流链的串链和/或并联方式；其中，M的大小由电路的最高输出电压决定；N的大小和每个开关的开闸或合闸由电路的多种输出电压大小决定；S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关为：三相真空接触器。根据权利要求2所述的电路，其特征在于，三相拓扑电路包括：12个基础变流链，8个真空接触器，每个基础变流链为3个功率单元和一个电抗器串联；第一基础变流链的一端与第一真空接触器第一相相连，并作为第一输出端，另一端与第二真空接触器第一相相连；第二基础变流链的一端与第一真空接触器第二相相连，并作为第二输出端，另一端与第二真空接触器第二相相连；第三基础变流链的一端与第一真空接触器第三相相连，并作为第三输出端，另一端与第二真空接触器第三相相连；第四基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第一相和第三真空接触器的第一相相连；第五基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第二相和第三真空接触器的第二相相连；第六基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第三相和第三真空接触器的第三相相连；第七基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第一相和第五真空接触器的第一相相连；第八基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第二相和第五真空接触器的第二相相连；第九基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第三相和第五真空接触器的第三相相连；第十基础变流链的一端与第五真空接触器的第一相相连，另一端作为第四输出端；第十一基础变流链的一端与第五真空接触器的第二相相连，另一端作为第五输出端；第十二基础变流链的一端与第五真空接触器的第三相相连，另一端作为第六输出端；第一真空接触器、第二真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器和第五真空接触器未与基础变流链相连的一端的三相以导线连接；第六真空接触器一端的三相分别与第一输出端、第二输出端和第三输出端对应相连，另一端的三相分别与第三真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连；第七真空接触器一端的三相分别与第三真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连，另一端的三相分别与第四真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连；第八真空接触器一端的三相分别与第四真空接触器三相分别对应相连，另一端的三相分别与第四输出端、第五输出端和第六输出端对应相连。根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一真空接触器和第七真空接触器合闸，第二真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器、第五真空接触器、第六真空接触器和第八真空接触器开闸。根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第三真空接触器和第四真空接触器合闸，第一真空接触器、第二真空接触器、第五真空接触器、第六真空接触器、第七真空接触器和第八真空接触器开闸。根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二真空接触器和第五真空接触器合闸，第一真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器、第六真空接触器、第七真空接触器和第八真空接触器开闸；所述第三真空接触器和第四真空接触器与基础变流链相连的一端的三相作为输出端口。根据权利要求1‑6任意一项所述的电路，其特征在于，所述功率单元为：H桥功率单元。跟权利要求1‑6任意一项所述的电路，其特征在于，所述开关为：三个单相真空接触器组成。一种基础变流链电路，其特征在于，所述电路包括：S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的电流输入端；其中，S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述功率单元为：H桥功率单元。

说明书一种高压变频器拓扑电路和基础变流链电路
技术领域
本发明涉及高压变频调速技术领域，特别是涉及一种高压变频器拓扑电路和基础变流链电路。
背景技术
随着变频调速技术的发展，大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛的运用。在种类繁多的高压变频器拓扑结构中，级联型高压变频器拓扑结构，采用若干个低压变频功率单元串联的方式实现高压输出。采用此拓扑结构的高压变频器具有对电网谐波污染小，输入功率因数高，输出的波形好等优点，是目前应用最广泛的形式之一。
在很多实际应用场合，需要高压变频器驱动多种电压等级的电机，而大多数级联型高压变频器一般只具备单一额定电压的输出能力，因此只能采用多台相应电压等级和容量的高压变频器来实现，增加了设备的投资及设备的占地面积。
现有技术中，专利《一种可变电压等级恒功率输出的变流器实现方法》涉及一种变频拓扑电路，该变频拓扑电路通过多个相同变频功率单元的串联和并联相结合的变换形式，实现多种电压等级的输出。
但是本领域技术人员在使用上述变频拓扑电路实现多种电压等级输出时，发现有如下缺点：
上述变频拓扑电路，通过多个相同的变频功率单元串联和并联而形成变流链，实现了多种电压等级额定容量的输出。但是，由于变频器功率单元个体自身的参数存在固有差异，由多个相同的变频功率单元串联和并联形成的电路拓扑结构，很难通过控制实现不同支路之间的输出电压相同，其并联均流效果完全由拓扑电路本身的一致性决定，容易造成不同并联支路之间产生环流，降低拓扑电路的输出容量，增加了拓扑电路的故障率；
其次，该拓扑电路，随着额定电压等级的降低，每个变流链的串联变频功率单元数不断减少，导致变频器输出电平的不断降低，使得变频器输出的波形正弦度变差，满足不了国标要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高压变频器拓扑电路和基础变流链电路，以基础变流链为串、并联最小单元，基础变流链中串联的电抗器，并联均流效果好。
一种高压变频拓扑电路，所述电路包括：
M个基础变流链和N个开关；
每个基础变流链的一端与一个开关相连，另一端与另外一个开关相连和/或作为输出端；
所述基础变流链包括，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的供电电源输入端；
所述开关，用于控制M个基础变流链的串链和/或并联方式；
其中，
M的大小由电路的最高输出电压决定；
N的大小和每个开关的开闸或合闸由电路的多种输出电压大小决定；
S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。
优选的，所述开关为：
三相真空接触器。
优选的，
三相拓扑电路包括：12个基础变流链，8个真空接触器，每个基础变流链为3个功率单元和一个电抗器串联；
第一基础变流链的一端与第一真空接触器第一相相连，并作为第一输出端，另一端与第二真空接触器第一相相连；
第二基础变流链的一端与第一真空接触器第二相相连，并作为第二输出端，另一端与第二真空接触器第二相相连；
第三基础变流链的一端与第一真空接触器第三相相连，并作为第三输出端，另一端与第二真空接触器第三相相连；
第四基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第一相和第三真空接触器的第一相相连；
第五基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第二相和第三真空接触器的第二相相连；
第六基础变流链的两端分别与第二真空接触器的第三相和第三真空接触器的第三相相连；
第七基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第一相和第五真空接触器的第一相相连；
第八基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第二相和第五真空接触器的第二相相连；
第九基础变流链的两端分别与第四真空接触器的第三相和第五真空接触器的第三相相连；
第十基础变流链的一端与第五真空接触器的第一相相连，另一端作为第四输出端；
第十一基础变流链的一端与第五真空接触器的第二相相连，另一端作为第五输出端；
第十二基础变流链的一端与第五真空接触器的第三相相连，另一端作为第六输出端；
第一真空接触器、第二真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器和第五真空接触器未与基础变流链相连的一端的三相以导线连接；
第六真空接触器一端的三相分别与第一输出端、第二输出端和第三输出端对应相连，另一端的三相分别与第三真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连；
第七真空接触器一端的三相分别与第三真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连，另一端的三相分别与第四真空接触器与基础变流链相连的一端的三相对应相连；
第八真空接触器一端的三相分别与第四真空接触器三相分别对应相连，另一端的三相分别与第四输出端、第五输出端和第六输出端对应相连。
优选的，
所述第一真空接触器和第七真空接触器合闸，第二真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器、第五真空接触器、第六真空接触器和第八真空接触器开闸。
优选的，
所述第三真空接触器和第四真空接触器合闸，第一真空接触器、第二真空接触器、第五真空接触器、第六真空接触器、第七真空接触器和第八真空接触器开闸。
优选的，
所述第二真空接触器和第五真空接触器合闸，第一真空接触器、第三真空接触器、第四真空接触器、第六真空接触器、第七真空接触器和第八真空接触器开闸；
所述第三真空接触器和第四真空接触器与基础变流链相连的一端的三相作为输出端口。
优选的，所述功率单元为：
H桥功率单元。
优选的，所述开关为：
三个单相真空接触器组成。
一种基础变流链电路，所述电路包括：
S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的电流输入端；
其中，
S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。
优选的，所述功率单元为：
H桥功率单元。
由上述内容可知，本发明有如下有益效果：
本发明所提供的高压变频器拓扑电路，包括M个基础变流链和N个开关；每个基础变流链的一端与一个开关相连，另一端与另外一个开关相连和/或作为输出端；所述基础变流链包括，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的供电电源输入端；所述开关，用于控制M个基础变流链的串链和/或并联方式，拓扑电路以基础变流链为串、并联最小单元，基础变流链中串联的电抗器，并联均流效果好，避免了现有技术中并联时产生的环流现象，保证了电路多个电压等级的额定电压输出；
其次，电抗器串联在电路中起滤波的作用，保证了变频器的输出电压波形的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明功率单元的第一种具体电路结构示意图；
图2为本发明功率单元的第一种具体电路结构示意图；
图3为本发明一种高压变频拓扑电路实施例二结构示意图；
图4为本发明拓扑电路13.8KV额定电压输出等效电路图；
图5为本发明拓扑电路6.9KV额定电压输出等效电路图；
图6为本发明拓扑电路3.45KV额定电压输出等效电路图。
具体实施方式
本发明提供了一种高压变频器拓扑电路和基础变流链电路，通过高压真空接触器的开合，控制多个基础变流链的串、并联方式，实现多种电压的额定输出。
本发明所提供的一种高压变频拓扑电路，M个基础变流链和N个开关；每个基础变流链的一端与一个开关相连，另一端与另外一个开关相连和/或作为输出端；所述基础变流链包括，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的供电电源端；所述开关，用于控制M个基础变流链的串链和/或并联方式；其中，M的大小由电路的最高输出电压决定；N的大小和每个开关的开闸或合闸由电路的多种输出电压大小决定；S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。
本发明所提供的一种基础变流链电路，S个功率单元和一个电抗器串联，每个功率单元有单独的电流输入端；其中，S的大小由功率单元额定输出电压和电路最低输出电压决定。
下面结合附图对具体实施例进行详细说明。
实施例一
一种高压变频拓扑电路包括：
M个基础变流链和N个开关。
基础变流链的个数M的大小可以根据电路的最高输出电压决定。若为三相电路，最高输出线电压为U，每个基础变流链的额定输出电压为U0，则基础变流链的个数M为：