CN202696465U - 多电平变换器的功率器件驱动电源及高压变频器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多电平变换器的功率器件驱动电源，包括用于进行直流变压的隔离DC/DC变换电路，所述隔离DC/DC变换电路从直流母线获得输入电压并包括用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出端。本实用新型还提供了一种具有上述驱动电源的高压变频器。本实用新型通过对直流母线电压的变化实现低压直流输出，其实现方式简洁、性能稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种多电平变换器的功率器件驱动电源及高压变频器。
背景技术
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，变频器已经应用于生产生活的各个方面。
在变频器中，除了需要实现电机驱动，还需实现各类控制功能，这些控制功能实现依赖于低压直流电。在现有的变频器中，低压直流电通常使用工频变压器将输入的工频电压降压整流后再做DC-DC变换得到。
然而，采用上述方式获得低压直流电的变频器中，必须使用工频变压器降压，此外还需使用整流及滤波模块进行整流滤波，不仅结构复杂，而且成本较高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述变频器低压直流输出结构复杂、成本高的问题，提供一种多电平变换器的功率器件驱动电源及高压变频器。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种多电平变换器的功率器件驱动电源，包括用于进行直流变压的隔离DC/DC变换电路，所述隔离DC/DC变换电路从直流母线获得输入电压并包括用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出端。
在本实用新型所述的多电平变换器的功率器件驱动电源中，所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路、串接在所述直流母线之间的两个电容以及分别与每一所述电容并联的两个电阻，所述两个电容的中间点接地且每一电容的两端分别连接到一个隔离DC/DC变换电路的输入端，每一所述隔离DC/DC变换电路包括一路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
在本实用新型所述的多电平变换器的功率器件驱动电源中，所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路，该两个隔离DC/DC变换电路的其中一个输入端分别连接到一根直流母线、另一个输入端同时连接到功率器件的主电路中的同一点，每一所述隔离DC/DC变换电路包括一路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
在本实用新型所述的多电平变换器的功率器件驱动电源中，所述驱动电源包括串接在直流母线之间的三个或三个以上电容以及分别与每一所述电容并联的多个电阻，所述隔离DC/DC变换电路的输入端连接到其中一个电容的两端。
在本实用新型所述的多电平变换器的功率器件驱动电源中，所述隔离DC/DC变换电路的输入端直接连接到两根直流母线且该隔离DC/DC变换电路包括两路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
本实用新型还提供一种高压变频器，包括位于整流模块输出端的直流母线以及功率器件，该高压变频器还包括为所述功率器件提供直流电压的驱动电源，所述驱动电源包括用于进行直流变压的隔离DC/DC变换电路，所述隔离DC/DC变换电路从直流母线获得输入电压且该隔离DC/DC变换电路的至少一个输出端直接连接到功率器件的驱动单元。
在本实用新型所述的高压变频器中，所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路、串接在所述直流母线之间的两个电容以及分别与每一所述电容并联的两个电阻，所述两个电容的中间点接地且每一电容的两端分别连接到一个隔离DC/DC变换电路的输入端，每一所述隔离DC/DC变换电路的输出端分别连接所述功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管。
在本实用新型所述的高压变频器中，所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路，该两个隔离DC/DC变换电路的其中一个输入端分别连接到一根直流母线、另一个输入端同时连接到功率器件的主电路中的同一点，每一所述隔离DC/DC变换电路的输出端分别连接所述功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管。
在本实用新型所述的高压变频器中，所述驱动电源包括串接在直流母线之间的三个或三个以上电容以及分别与每一所述电容并联的多个电阻，所述隔离DC/DC变换电路的输入端连接到其中一个电容的两端并包括两路分别连接到功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管的直流电压输出。
在本实用新型所述的高压变频器中，所述隔离DC/DC变换电路的输入端直接连接到两根直流母线且该隔离DC/DC变换电路包括两路分别连接到功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管的直流电压输出。
本实用新型的多电平变换器的功率器件驱动电源及高压变频器具有以下有益效果：通过对直流母线电压的变化实现低压直流输出，其实现方式简洁、性能稳定。本实用新型通过合理的拓扑降低了对电源开关器件的要求，利用直流母线电压稳定的同时使驱动电源相对独立于主电路，这样大大降低主电路故障造成的电源损坏及连锁损坏。本实用新型与现有技术相比，省去了降压隔离变压器、整流桥及滤波电容等，在降低成本的同时避免了因以上器件故障造成的驱动失控，增加了整体的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型多电平变换器的功率器件驱动电源第一实施例的示意图。
图2是本实用新型多电平变换器的功率器件驱动电源第二实施例的示意图。
图3是本实用新型多电平变换器的功率器件驱动电源第三实施例的示意图。
图4是本实用新型多电平变换器的功率器件驱动电源第四实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，是本实用新型多电平变换器的功率器件驱动电源第一实施例的示意图。本实施例中的多电平变换器的功率器件驱动电源10包括两个隔离DC/DC变换电路11、两个电容以及两个电阻，其中两个电容串联连接在正直流母线P和负直流母线N之间且两个电容的连接点接地，两个电阻分别与其中一个电容并联，隔离DC/DC变换电路11用于进行直流变压（将由直流母线输入的直流电转换为电压值不同的直流电，可采用任何已有的直流电压变换器件或电路），每一隔离DC/DC变换电路11包括一路用于连接变换器功率器件的驱动单元的直流电压输出。
上述实施例中，通过两个电容将驱动电源10的输入电压降低至直流母线电压的1/2，并将上述输入电压进行电压变换后分别驱动功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管（R为功率器件的输出），驱动电源10既依赖直流母线的稳定电压又不受功率器件主电路中点O的影响。
如图2所示，在本实用新型的多电平变换器的功率器件驱动电源的第二实施例中，所述驱动电源20包括两个隔离DC/DC变换电路21，该两个隔离DC/DC变换电路21的其中一个输入端分别连接到一根直流母线、另一个输入端同时连接到功率器件的主电路中的同一点（例如中点），每一隔离DC/DC变换电路21包括一路用于连接功率器件的驱动单元的直流压输出。
该实施例中，驱动电源20的输入电压为直流母线电压的1/2，且驱动电源20通过两个隔离DC/DC变换电路21分别驱动功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管，驱动电源20依赖直流母线的稳定电压及功率器件主电路对O点的控制。
如图3所示，在本实用新型的多电平变换器的功率器件驱动电源的第三实施例中，驱动电源30包括一个隔离DC/DC变换电路31，该隔离DC/DC变换电路31的输入端直接连接到两根直流母线P、N且该隔离DC/DC变换电路31包括两路连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
该实施例中的驱动电源30直接取自直流母线，经隔离DC/DC变换电路进行电压变换后产生多路低压直流电源用于功率器件驱动或控制电源，驱动电源既依赖直流母线的稳定又不受主电路波动的影响。
如图4所示，在本实用新型的多电平变换器的功率器件驱动电源的第四实施例中，驱动电源40包括三个电容、三个电阻以及一个隔离DC/DC变换电路41，其中三个电容串接在正直流母线P和负直流母线N之间，三个电阻分别与上述三个电容中的一个并联，隔离DC/DC变换电路41的输入端连接到其中一个电容的两端，且该隔离DC/DC变换电路41包括两路连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
该实施例中，通过电容将直流母线降压后输入驱动电源40，经隔离DC/DC变换电路进行电压变化产生多路低压直流电源用于功率器件驱动或控制电源，驱动电源既依赖直流母线的稳定又不受主电路波动的影响，同时降低了隔离电源对功率器件的电压要求。
当然，在实际应用中，串接在直流母线之间的电容的数量可根据电容本身的参数进行调整，例如可采用四个或四个以上。
上述四个方案可直接应用于高压变频器，通过驱动电压为高压变频器中功率器件提供直流驱动电源，从而可省去降压隔离变压器、整流桥及滤波电容，在降低成本的同时避免了因以上器件故障造成的驱动失控，增加了整体的可靠性。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多电平变换器的功率器件驱动电源，其特征在于：包括用于进行直流变压的隔离DC/DC变换电路，所述隔离DC/DC变换电路从直流母线获得输入电压并包括用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出端。
2.根据权利要求1所述的多电平变换器的功率器件驱动电源，其特征在于：所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路、串接在所述直流母线之间的两个电容以及分别与每一所述电容并联的两个电阻，所述两个电容的中间点接地且每一电容的两端分别连接到一个隔离DC/DC变换电路的输入端，每一所述隔离DC/DC变换电路包括一路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
3.根据权利要求1所述的多电平变换器的功率器件驱动电源，其特征在于：所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路，该两个隔离DC/DC变换电路的其中一个输入端分别连接到一根直流母线、另一个输入端同时连接到功率器件的主电路中的同一点，每一所述隔离DC/DC变换电路包括一路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
4.根据权利要求1所述的多电平变换器的功率器件驱动电源，其特征在于：所述驱动电源包括串接在直流母线之间的三个或三个以上电容以及分别与每一所述电容并联的多个电阻，所述隔离DC/DC变换电路的输入端连接到其中一个电容的两端。
5.根据权利要求1所述的多电平变换器的功率器件驱动电源，其特征在于：所述隔离DC/DC变换电路的输入端直接连接到两根直流母线且该隔离DC/DC变换电路包括两路用于连接功率器件的驱动单元的直流电压输出。
6.一种高压变频器，包括位于整流模块输出端的直流母线以及功率器件，其特征在于：该高压变频器还包括为所述功率器件提供直流电压的驱动电源，所述驱动电源包括用于进行直流变压的隔离DC/DC变换电路，所述隔离DC/DC变换电路从直流母线获得输入电压且该隔离DC/DC变换电路的至少一个输出端直接连接到功率器件的驱动单元。
7.根据权利要求6所述的高压变频器，其特征在于：所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路、串接在所述直流母线之间的两个电容以及分别与每一所述电容并联的两个电阻，所述两个电容的中间点接地且每一电容的两端分别连接到一个隔离DC/DC变换电路的输入端，每一所述隔离DC/DC变换电路的输出端分别连接所述功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管。
8.根据权利要求6所述的高压变频器，其特征在于：所述驱动电源包括两个隔离DC/DC变换电路，该两个隔离DC/DC变换电路的其中一个输入端分别连接到一根直流母线、另一个输入端同时连接到功率器件的主电路中的同一点，每一所述隔离DC/DC变换电路的输出端分别连接所述功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管。
9.根据权利要求6所述的高压变频器，其特征在于：所述驱动电源包括串接在直流母线之间的三个或三个以上电容以及分别与每一所述电容并联的多个电阻，所述隔离DC/DC变换电路的输入端连接到其中一个电容的两端并包括两路分别连接到功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管的直流电压输出。
10.根据权利要求6所述的高压变频器，其特征在于：所述隔离DC/DC变换电路的输入端直接连接到两根直流母线且该隔离DC/DC变换电路包括两路分别连接到功率器件的上臂功率开关管和下臂功率开关管的直流电压输出。
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