CN201230284Y - 一种基于igct实现高压大功率变频器的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，该装置采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5－2)kV。对于6kV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分共6个功率单元。本实用新型的优点是：1)简化了变频器的结构，可靠性好；2)输入6绕组移相，电网电流谐波；3)输出到电机的线电压为9电平，4)电压谐波小，无需输出变压器和逆变器；5)2电平IGCT功率单元，易于实现，可靠性好；6)功率单元模块化设计，便于维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实现高压大功率变频器的装置。
背景技术
目前，高压大功率变频器是一个十分重要的应用领域。而基于IGBT的变频器其功率等级最大多在5000kW左右，功率在10000kW及以上的高压变频器用IGBT就难以实现。目前，ABB等国际大公司均推出了基于IGCT的三电平变频器。但在高压大功率应用条件下，三电平技术的可靠性在国内还有待于提高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、可靠性好、一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，该装置采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5-2)kV。
对于6kV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分共6个功率单元。
对于10kV变频器，移相变压器二次侧电压1900V，功率单元直流侧电压2700V，每相3个功率单元串联，功率部分共9个功率单元。
对于3KV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相采用1个功率单元，功率部分共3个功率单元。
本实用新型的优点是：
1)简化了变频器的结构，可靠性好。
2)输入6绕组移相，电网电流谐波小。
3)输出到电机的线电压为9电平，电压谐波小，无需输出变压器和逆变器。
4)2电平IGCT功率单元，易于实现，可靠性好。
5)功率单元模块化设计，便于维护。
附图说明
图1是本实用新型6KV变频器的电路拓扑结构图。
图2是本实用新型10KV变频器的电路拓扑结构图。
图3是本实用新型3KV变频器的电路拓扑结构图。
具体实施方式
一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，该装置采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5-2)KV。IGCT功率器件采用ABB的5SHY35L4510，其电压电流等级为4500V/4000A。
具体的工作过程是：以6kV变频器为例，见图1，电网电压经过移相变压器降为1750V，经整流桥D整流，然后进入由电容器Cc、Cd、电感Lc、电阻Rc、二极管Ds组成的缓冲电路，然后电信号输入由IGCT逆变桥组成的两电平功率单元，每相由两个IGCT功率单元进行串联组成，形成交流电压，然后高压输出给电机。
每个两电平功率单元由整流桥、稳压电路、IGCT逆变桥组成，稳压电路接入IGCT逆变桥输入端，电阻Rc与二极管Ds串联，两端与电感Lc并联，在电阻Rc与二极管Ds之间接有电容器Cc，电容器Cc另一端接电容器Cd；电容器Cd另端接电感Lc与电阻Rc的输入端。IGCT逆变桥由四个由IGCT器件与二极管Dr组成的反并联单元构成。
1)6kV变频器
见图1，对于6kV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分只需6个功率单元。移相变压器共6个副边绕组。
这样，每个功率单元输出的最高电压为1750V，2个功率单元串联就能够输出3500V，正好对应于6kV***的相电压。
对4500V/4000A的IGCT而言，其长期工作电流有效值可达1500A。所以，变频器的容量为
S＝1.732×6000×1500＝15000kVA
考虑到电机的功率因数，此种变频器可以轻松驱动12000kW的电机。
2)10kV变频器
见图2，对于10kV变频器，移相变压器二次侧电压1900V，功率单元直流侧电压2700V，每相3个功率单元串联，功率部分只需9个功率单元。移相变压器共9个副边绕组。
这样，每个功率单元输出的最高电压为1900V，3个功率单元串联就能够输出5700V，正好对应于10kV***的相电压。
在要求高可靠性的场合，每相也可以串联4个IGCT功率单元。
对4500V/4000A的IGCT而言，其长期工作电流有效值可达1500A。所以，变频器的容量为
S＝1.732×10000×1500＝26000kVA
考虑到电机的功率因数，此种变频器可以轻松驱动22000kW的电机。
3)3kV变频器
见图3，对于3kV变频器，变压器每相采用一个功率单元的形式，功率部分只需3个功率单元。
Claims (4)
1、一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，其特征在于，该方法采用IGCT功率器件组成的两电平功率单元，移相变压器二次侧采用一个或多个IGCT功率单元进行串联的方式，变压器二次侧电压为(1.5-2)KV。
2、根据权利要求1所述的一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，其特征在于，对于6KV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相2个功率单元串联，功率部分共6个功率单元。
3、根据权利要求1所述的一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，其特征在于，对于10KV变频器，移相变压器二次侧电压1900V，功率单元直流侧电压2700V，每相3个功率单元串联，功率部分共9个功率单元。
4、根据权利要求1所述的一种基于IGCT实现高压大功率变频器的装置，其特征在于，对于3KV变频器，移相变压器二次侧电压1750V，功率单元直流侧电压2500V，每相采用1个功率单元，功率部分共3个功率单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN102315810A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-01-11 | 上海交通大学 | 基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动*** |
| US9479076B2 (en) | 2013-02-14 | 2016-10-25 | Abb Schweiz Ag | Converter cell with reduced power losses, high voltage multilevel converter and associated method |
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