一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置的製作方法
2024-03-11 04:21:15
專利名稱：一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機驅動裝置領域，具體地說，特別涉及到一種適用於高壓多電平的電機驅動裝置。
背景技術：
多電平變換器由於輸出波形畸變小、dv/dt小和系統的EMI小等特點成為當前研究的熱點，而且越來越廣泛的應用於大功率電機驅動和交直流電力傳輸等方面。但是目前的多電平變換器都存在種種缺點，尤其當輸出電平數增加時，系統拓撲結構和控制複雜性顯著增加，而對於飛跨電容式多電平變換器還存在電容電壓不平衡的問題，這些問題都會 大大降低系統的可靠性。相對於二極體箱位型和飛跨電容型多電平變換器來說，級聯型拓撲具有需要最少數量的器件、不需要大量的箝位二極體和飛跨電容、易於模塊化和易於採用軟開關技術等優點，較適合於電網接口，但是需要多個直流電壓源。當採用不可控整流得到這些直流源，為減小對電網的諧波幹擾，通常採用多繞組曲折變壓器的多重化來實現。這種變壓器體積龐大，成本高，設計困難。另一方面，由於其結構的限制，難以實現四象限運行。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，通過把不對稱多電平變換器和三相橋式電路級聯構成混合級多電平變換器，通過脈寬調製技術(PWM)輸出多個電平，從而提高輸出的電能質量，降低輸出諧波，提高系統的可靠性。本實用新型所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，其特徵在於，包括隔離變壓器、AC/DC整流器、多電平逆變器電路、LC濾波器和驅動電機；所述隔離變壓器與AC/DC整流器相連接，隔離變壓器的輸入端連接輸入電源，AC/DC整流器的輸出端輸出若干獨立電源，分別連接有多電平逆變器，所述多電平逆變器通過LC濾波器連接驅動電機。在本實用新型的一個實施例中，所述多電平逆變器的電路由一個二極體箝位的三電平橋式電路和三個非對稱橋式電路連接而成。在本實用新型的一個實施例中，所述多電平逆變器的電路包括一個二電平三相逆變電路和三個非對稱橋式電路連接而成。本實用新型的有益效果在於把不對稱多電平變換器和三相橋式電路級聯構成混合級多電平變換器，通過脈寬調製技術(PWM)輸出多個電平，從而提高輸出的電能質量，降低輸出諧波，提高系統的可靠性。
圖I為本實用新型所述的電機驅動裝置的驅動電路圖。圖2為本實用新型所述的三電平橋式電路的驅動電路圖。[0012]圖3為本實用新型所述的混合級多電平變換器的電路圖。圖4為本實用新型所述的二電平三相逆變電路的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。如圖I和圖2所示，本實用新型所述的一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，由AC/DC等效直流電源、混合級聯型多電平逆變器、LC濾波器及驅動電機構成。電機驅動裝置通過隔離變壓器和AC/DC整流器得到多個獨立電源，給多電平逆變器供電；多電平逆變器電路由一個二極體箝位的三電平橋式電路和三個非對稱橋式電路級聯而成；通過LC濾波器與驅動電機相連。在混合多電平逆變電路中，有些器件承受較高的電壓，但是開關的頻率低；有些器件承受較低的電壓，但是開關頻率高。所以可以選擇不同的器件。 如圖3所示，本實用新型所述的混合級聯型的多電平電機驅動系統，由一個單元A0、單元Aal、單元Abl、和單元Acl級聯構成。其中單元AO是一個二極體箝位的三電平橋式電路，而單元Aal、單元Abl、和單元Acl則分別是一個不對稱的四電平非對稱橋式電路。vaOl、vail、val2、vbll、vbl2、veil和vcl2分別是獨立的直流電源,可以由隔離的變壓器整流獲得，或者由太陽能、風能、燃料電池、蓄電池等獨立電源供電。參見表1，把級聯單元輸出經過組合和疊加，vAg可以輸出-4E、-3E、-2E、_E、0、E、2E、3E和4E九個電平，其詳細的組合如表I。同樣、和vCg也可以輸出九電平。當直流電源的電壓比值發生變化時可以得到不同的輸出電平數。如果vaOl =2E，則則vag、vbg和Veg可以為-E、0和E三個電平。如果vail = 2E，val2 = E，則Vagl可以為-3E、-E、0和2E四個電平。同樣，對於單元Abl和Acl，也可以輸出_3E、_E、0和2E四個電平。這樣vAg、vBg和vCg可以輸出-3E、-2E、-E、0、E、2E和3E七電平。
___Va^)___
4E__E__3E
3EO3E
2E-E3E
EEOO -^--^——
-E-EO
O-E
-2E-E-E
-3EE-4E
-4E I O-4E表I參見圖4，二極體箝位的三電平橋式電路也可以由一個二電平的三相逆變電路替換。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及 其等效物界定。
權利要求1.一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，其特徵在於，包括隔離變壓器、AC/DC整流器、多電平逆變器電路、LC濾波器和驅動電機；所述隔離變壓器與AC/DC整流器相連接，隔離變壓器的輸入端連接輸入電源，AC/DC整流器的輸出端輸出若干獨立電源，分別連接有多電平逆變器，所述多電平逆變器通過LC濾波器連接驅動電機。
2.根據權利要求I所述的一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，其特徵在於，所述多電平逆變器的電路由一個二極體箝位的三電平橋式電路和三個非對稱橋式電路連接而成。
3.根據權利要求I所述的一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，其特徵在於，所述多電平逆變器的電路包括一個二電平三相逆變電路和三個非對稱橋式電路連接而成。
專利摘要本實用新型公開了一種基於混合多電平逆變器的電機驅動裝置，其特徵在於，包括隔離變壓器、AC/DC整流器、多電平逆變器電路、LC濾波器和驅動電機；所述隔離變壓器與AC/DC整流器相連接，隔離變壓器的輸入端連接輸入電源，AC/DC整流器的輸出端輸出若干獨立電源，分別連接有多電平逆變器，所述多電平逆變器通過LC濾波器連接驅動電機。本實用新型的有益效果在於把不對稱多電平變換器和三相橋式電路級聯構成混合級多電平變換器，通過脈寬調製技術(PWM)輸出多個電平，從而提高輸出的電能質量，降低輸出諧波，提高系統的可靠性。
文檔編號H02P27/08GK202535306SQ20122019357
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者楊攀, 湯天浩, 韓金剛 申請人:上海海事大學