一种高压变频器功率电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种高压变频器功率电路。


背景技术：

2.某发电公司的送风机高压变频器投入运行后，网侧开关电流波动大且频繁(网侧开关电流波动区间为30～50a)，设备运行不稳定，极易造成电机振动及转矩极不稳定，影响机组安全稳定运行。由于高压变频器与传动装置机构形成一个整体，其系统较为复杂，所以只能通过外部与内部分析故障：通过运行工况，发现变频器输出电流稳定，排除频率给定信号波动、机械部分等外部因素，检查功率单元、控制单元及移相变压器等内部元器件；通过检查检查移相变压器接线、移相角排列次序、变比均未发现异常，随即启动变频器，将移相变压器副边绕组用临时电缆引出，接至示波器。每相绕组在相同的频率指令下测值基本相同，输出电压无波动；利用厂家整机测试带载平台对控制单元进行测试，其主板、信号板、光纤板的信号隔离、滤波和量程转换等功能均可以正常采集数据提供给主板，进行控制和保护；通过将变频器输出电缆拆除，所有电路之间连接铜牌拆下，启动变频器，任意功率单元电路输出电压引出，通过录波软件查看功率电路直流电压，电压波动值达到130v。
3.通过检查发现，由于在三相整流电路中每个电源周期共有6个波头，如采用电容器滤波，则每个波头仅1/3的时间是整流器导通向输出供电，剩下的2/3的时间，输出功率就只能靠电容器提供，这个时间约为电源周期的1/9，即2.22ms。在整流器不工作的2.22ms的时间内，滤波电容器由于放电造成的电压下降为33～35v，是600v整流输出平均电压的0.055，如考虑电解电容器的等效串联电阻约为68mω，50a纹波电流下的esr电压降将达到3.5v，这时的纹波电压幅值将超过6％，约为没有电容器滤波时的一半，表明整流输出滤波电容器实际而是通过来吸收来自整流器和逆变器的纹波电流来滤波的。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高压变频器功率电路。
5.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
6.本实用新型提供的一种高压变频器功率电路；包括整流电路、滤波电路、igbt逆变电路，三相交流电经过所述整流电路整流后，经滤波电容形成直流母线电压，在通过igbt逆变电路以pwm的方式输出电流；
7.所述整流电路为六脉冲整流桥；
8.所述igbt逆变电路为四个igbt组成的h型单向逆变桥。
9.所述滤波电路包括12个电容，其中每3个电容串联后并联在整流电路后极。
10.所述电容为铝电解电容。
11.所述电容的容量为400v/10000μf。
12.所述igbt逆变电路后极还并联有四个二极管组成的二次整流电路。
13.本实用新型的有益效果在于：通过将电解电容器应用为整流滤波电容器，增加电
解电容容值，充分发挥电解电容器的作用，可使功率电路直流电压更加稳定，有效的抑制网侧开关电流波动，整个变频器系统运行更加稳定。
附图说明
14.图1是本实用新型的功率电路原理示意图；
15.图2是变频器功率单元电路未更换滤波单元时的直流电压波形图；
16.图3是电解电容电路直流电压波形图；
17.图4是更换电容后网侧开关电流波形图。
具体实施方式
18.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
19.一种高压变频器功率电路；包括整流电路、滤波电路、igbt逆变电路，三相交流电经过所述整流电路整流后，经滤波电容形成直流母线电压，在通过igbt逆变电路以pwm的方式输出电流；
20.所述整流电路为六脉冲整流桥；
21.所述igbt逆变电路为四个igbt组成的h型单向逆变桥。
22.所述滤波电路包括12个电容，其中每3个电容串联后并联在整流电路后极。
23.所述电容为铝电解电容。
24.所述电容的容量为400v/10000μf。
25.所述igbt逆变电路后极还并联有四个二极管组成的二次整流电路。
26.实施例：某发电厂的送风机高压变频器，任意功率单元电路输出电压引出，通过录波软件查看功率电路直流电压，电压波动值达到130v。
27.变频器主回路由电网通过移相变压器供电给功率单元，移相变压器原边为y形连接，副边采用延边三角形连接，共15到18副三相绕组，分别为每台功率单元供电。功率单元共有15个或者18个，每个功率单元模块额定输出为690v，每相由5或者6台功率单元相串联，组成y形连接，直接驱动电机。功率单元模块输入三相交流电，三相二级管整流桥整流后，经滤波电容形成直流母线电压，再经有4个igbt构成的h型单项逆变桥实施pwm方式控制。每台功率单元电路、结构完全相同，可以互换，也可以互为备用。控制单元系统由主控板、光纤板、信号板及电源板等主要部件组成，主要完成开关量和模拟量的输入输出、功率模块pwm控制信号的生产、控制信号的编码和解码等工作。主控系统与主电路是完全隔离的，并且采用光纤通讯技术。
28.在三相整流电路中，每个电源周期共有6个波头，如采用电容器滤波，则每个波头仅1/3的时间是整流器导通向输出供电，剩下的2/3的时间，输出功率就只能靠电容器提供，这个时间约为电源周期的1/9，即2.22ms。在整流器不工作的2.22ms的时间内，滤波电容器由于放电造成的电压下降为33～35v，是600v整流输出平均电压的0.055，如考虑电解电容器的等效串联电阻约为68mω，50a纹波电流下的esr电压降将达到3.5v，这时的纹波电压幅值将超过6％，约为没有电容器滤波时的一半。变频器直流母线中的纹波电流的产生主要有两个方面：工频整流滤波的纹波电流,当然这个纹波电流可与通过在整流器与滤波电容器之间接一个电抗器来大大减小。但是产生纹波电流的另一个源(逆变器产生的纹波电流)却
绝对不能采用串入电抗器解决；产生纹波电流的另一个原因就是逆变器工作时产生的输出频率下的纹波电流和开关频率下的纹波电流，逆变器输出频率的纹波电流以逆变器驱动感应电动机为例，要产生很高幅值的开关频率下的纹波电流，第二种纹波电流是所有变频器、逆变器无法自身消除掉的，只能利用滤波电容器来吸收。
29.此功率单元电路滤波电容(c4)设计为8个1100v/500μf薄膜电容，薄膜电容不需要考虑寿命参数，用作滤波电容是很不错得选择，但在容值较小，用到较大容值时，薄膜电容难以满足要求。当直流母线电压不高于1000v时，可以应用铝电解电容器串联的方式作为滤波电容。
30.将高压变频器功率电路滤波电容更换为铝电解电容，单个功率电路增加12个电解电容，单个电容为400v/10000μf，三个串联后在并联，根据电容器计算公式及c＝c1 c2,单个功率电路的滤波电容值为13333μf，比之前薄膜电容容值配置比提高了3倍多，可使功率电路直流电压更加稳定，更加有效的支撑变频器输入侧无功交换的能力。
31.更换功率电路电解电容后，进行带载测试，变频器功率电路直流电压波动减小了两倍之多，变频器网侧开关电流曲线平整无波动。


技术特征：
1.一种高压变频器功率电路，包括整流电路、滤波电路、igbt逆变电路，其特征在于：三相交流电经过所述整流电路整流后，经滤波电容形成直流母线电压，在通过igbt逆变电路以pwm的方式输出电流；所述整流电路为六脉冲整流桥；所述igbt逆变电路为四个igbt组成的h型单向逆变桥。2.如权利要求1所述的高压变频器功率电路，其特征在于：所述滤波电路包括12个电容，其中每3个电容串联后并联在整流电路后极。3.如权利要求2所述的高压变频器功率电路，其特征在于：所述电容为铝电解电容。4.如权利要求3所述的高压变频器功率电路，其特征在于：所述电容的容量为400v/10000μf。5.如权利要求1所述的高压变频器功率电路，其特征在于：所述igbt逆变电路后极还并联有四个二极管组成的二次整流电路。

技术总结
本实用新型提供了一种高压变频器功率电路；包括整流电路、滤波电路、IGBT逆变电路，三相交流电经过所述整流电路整流后，经滤波电容形成直流母线电压，在通过IGBT逆变电路以PWM的方式输出电流；本实用新型通过将电解电容器应用为整流滤波电容器，增加电解电容容值，充分发挥电解电容器的作用，可使功率电路直流电压更加稳定，有效的抑制网侧开关电流波动，整个变频器系统运行更加稳定。个变频器系统运行更加稳定。个变频器系统运行更加稳定。


技术研发人员：李金元 朱健 王焱 艾时 尹约 周光辉
受保护的技术使用者：福能(贵州)发电有限公司
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/4/15