CN202617011U - 一种功率单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率单元，包括：并联的整流桥电路、滤波电路和逆变电路，所述滤波电路包括滤除电流中电压纹波的LC串联谐振电路。本实用新型采用LC串联谐振电路作为滤波电路的功率单元，可有效减少其内部电容的容值，从而降低电容的数量和功率单元的体积。

Description

一种功率单元

技术领域

本实用新型涉及一种高压变频器的主要组成部件，确切地说，涉及一种滤除电压纹波的功率单元，属于电力电子设备领域。

背景技术

变频器是利用半导体功率器件的开通和关断作用将工频电源变换成频率可调的电能变换装置，该装置先把交流电源的电能变换为直流电，再把直流电变换为频率可变的交流电来驱动负载。随着微电子和电力电子技术的飞速发展，高压变频器在众多领域发挥着越来越重要的作用。

电压型变频器在直流环节采用并联电容对整流电路的输出进行滤波，理论上电容的容值越大，直流环节的电压纹波越小，容值越大，意味着电容的数量就多。另一方面，经过整流桥整流后的直流电压，含有频率为电源频率6倍的电压纹波。此外，变频器逆变电路由于输出频率、载波频率在工作过程中不断变化的原因也会产生纹波电压，这些纹波电压会给***造成很大的负面影响，从而也影响直流电压的质量。如图1所述，为传统技术方案的功率单元电路结构图。由图中可知，传统的功率单元电路结构包括：整流桥电路、滤波电路、逆变电路组成，其中滤波电路由多个电容组成，变频器容量越大，配置的电容容值越高，电容的数量或体积上都相应增加，从而造成功率单元的体积较大，成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种功率单元，以解决上述由于电容容值高，导致电容数量或体积增加的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种功率单元，包括：并联的整流桥电路、滤波电路和逆变电路，其特征在于，所述滤波电路包括滤除电流中电压纹波的LC串联谐振电路。

所述功率单元为级联电压源型高压变频器功率单元。

所述整流桥电路为三相全桥不可控或三相全桥可控整流电路。

所述三相全桥不可控整流电路由6个不可控二极管组成；

所述三相全桥可控整流电路由6个可控硅、6个IGBT或6个IGCT组成。

所述整流电路与所述滤波电路之间还包括两个并联的无感电容组成的第一高频吸收电路。

所述滤波电路还包括与所述LC串联谐振电路并联的两个滤波电容。

所述逆变电路包括：两只双管IGBT以及与其并联的两个无感电容组成的第二高频吸收电路。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：本实用新型采用LC串联谐振电路作为滤波电路的功率单元，可有效减少其内部电容的容值，从而降低电容的数量和功率单元的体积。

附图说明

图1为传统的功率单元电路结构图；

图2为本实施例的电路结构图。

具体实施方式

为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

参见图2，A、B、C为电源的输入三相，01、02为单个单元的PWM输出，本实用新型一种功率单元包括：

三个整流桥电路D1、D2、D3、滤波电路、逆变电路，其特征在于，所述滤波电路为滤除电流中电压纹波的LC串联谐振电路。

本实用新型一种功率单元为级联电压源型高压变频器功率单元。

优选地，整流桥电路包括：6个不可控二极管组成的三相全桥不可控整流电路。

优选地，所述整流桥电路的另一种实现方式包括：6个可控硅、6个IGBT或6个IGCT组成的三相全桥可控整流电路。

优选地，所述整流电路与所述滤波电路之间还包括两个并联的无感电容CW3、CW4组成的第一高频吸收电路，其作用是吸收电压尖峰。

优选地，所述滤波电路还包括与所述LC串联谐振电路（电感LS和电容C3串联组成）并联的两个滤波电容C1、C2。

优选地，所述逆变电路包括：两只双管IGBT（S1、S2）以及与其并联的两个无感电容CW1、CW2组成的第二高频吸收电路。

采用实施例中的LC串联谐振电路作为滤波电路的功率单元，可有效减少其内部电容的容值，从而降低电容的数量和功率单元的体积。

例如：

以单相不可控（或可控）整流单元，容量2MVA，输入电压1150V，电流1800A为例。

根据使用电容容值电气常规原则，滤除单相不可控（或可控）整流的100Hz（电源频率为50Hz）的纹波电压，其每安培电流需要配备90-180μF电容，且纹波电压在10%以内，则需要162000μF-324000μF，若使用10000μF/400V电解电容，数量约为405-810个，需要配备的容值太大，数量太多。

若使用LC串联谐振，滤除单相不可控（或可控）整流的100Hz（电源频率为50Hz）的纹波电压，那么整流后需要的电容容值可取其最小值，容值为：

$C\≥\frac{2P}{(U_{\max }^2-U_{\min }^2)f_{\mathrm{res}}}=\frac{2\×2000\mathrm{kW}}{0.19\×{1600}^{2}V\×100\mathrm{Hz}}=82000\mathrm{\μF}$

若使用10000μF/400V电解电容，数量约为200个

电容容值明显降低，电容使用数量明显减少。

对于本实用新型各个实施例中所阐述的装置，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种功率单元，包括：并联的整流桥电路、滤波电路和逆变电路，其特征在于，所述滤波电路包括滤除电流中电压纹波的LC串联谐振电路。

2.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述功率单元为级联电压源型高压变频器功率单元。

3.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述整流桥电路为三相全桥不可控或三相全桥可控整流电路。

4.根据权利要求3所述的功率单元，其特征在于，

所述三相全桥不可控整流电路由6个不可控二极管组成；

所述三相全桥可控整流电路由6个可控硅、6个IGBT或6个IGCT组成。

5.根据权利要求3或4所述的功率单元，其特征在于，所述整流电路与所述滤波电路之间还包括两个并联的无感电容组成的第一高频吸收电路。

6.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述滤波电路还包括与所述LC串联谐振电路并联的两个滤波电容。

7.根据权利要求1所述的功率单元，其特征在于，所述逆变电路包括：两只双管IGBT以及与其并联的两个无感电容组成的第二高频吸收电路。

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