專利名稱：基于ipm模塊h橋級聯的快控電源系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電源系統領域，尤其是一種基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統。
背景技術：
作為國家“九五”重大科學工程的EAST超導托卡馬克裝置對我國的核聚變實驗研究工作具有重要的意義，而為了實現大拉長比位形的等離子體穩定運行，研制性能優良的等離子體垂直位移快速控制電源(簡稱快控電源)是很必要的。EAST快控電源的最大特點在于大的電流輸出和較快速的動態響應，為此，電源采用了諸多先進技術，如多電平技術、 相移PWM技術、逆變器并聯技術、大功率電力電子裝置設計制造技術等。目前運行的快控電源是在傳統中壓多電平變頻器基礎上改制而成的，采用AC/DC/ AC結構，包括多相二極管整流器與載波相移半橋三電平逆變器兩部分，鑒于快控電源的強大功率，采用的是器件串并聯的模式。隨著EAST核聚變實驗研究的發展，要求快控電源具有可擴展性，傳統的器件串并聯模式無法很好地滿足要求。

發明內容
本發明的目的在于提供一種可擴展性強、便于維護、結構簡單的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統。為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案一種基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，包括多個并接在負載上的分系統，所述的分系統由多個逆變柜和輸出柜組成，逆變柜內設有H橋逆變模塊，多個逆變柜串并聯后與輸出柜相連，輸出柜并接在負載的IVC線圈上。由上述技術方案可知，本發明采用H橋逆變模塊進行串并聯以
代替傳統的器件串并聯，同時采用多個逆變柜和輸出柜的組合構建分系統，最終由多個分系統構建快控電源系統，使快控電源系統的擴展性增強。此外，由于逆變柜采用H橋逆變模塊，使逆變柜的結構變得簡單、安全性增強，維護方便。


圖1是本發明的電路原理圖2是本發明中H橋逆變模塊的電路原理圖。
具體實施例方式一種基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，包括多個并接在負載4上的分系統 1，所述的分系統1由多個逆變柜2和輸出柜3組成，逆變柜2內設有H橋逆變模塊，多個逆變柜2串并聯后與輸出柜3相連，輸出柜3并接在負載4的IVC線圈上，如圖1所示。多個逆變柜2通過銅母排串并聯，經由輸出柜3連接至負載4的IVC線圈，較之傳統的單變壓器隔離和器件串并聯方案，本發明使快控電源的擴展性得到加強、可維護性得到提高。如圖1所示，所述的逆變柜2由三相隔離變壓器T和H橋逆變模塊組成，三相隔離變壓器T的一端接380V三相交流電，三相隔離變壓器T的另一端與H橋逆變模塊串聯；所述的輸出柜3由多個均流電抗器、多個電流傳感器、電壓傳感器AT和撬棒單元5組成，均流電抗器的一端均接H橋逆變模塊的輸出端，均流電抗器的另一端并聯后與撬棒單元5串聯， 撬棒單元5接H橋逆變模塊的輸出端，電流傳感器與均流電抗器串聯，電壓傳感器AT并接在撬棒單元5上。所述的電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述的電壓傳感器AT為霍爾電壓傳感器。三相隔離變壓器T起到將本電源系統與380V三相交流電隔離的目的，H橋逆變模塊用于將三相工頻交流電轉換為單相可控頻率的交流電，均流電抗器用于保證每個支路的電流一致，電流傳感器用于測量支路電流，電壓傳感器AT用于測量撬棒單元5的電壓，撬棒單元5用于在過壓的情況下，起到短路保護的作用。以下結合圖1對本發明作進一步的說明。所述的分系統1中逆變柜2的個數為9個，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3 的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3之間串聯， 第一、三H橋逆變模塊BR1、BR3的輸出端接輸出柜3 ；第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、 BR6的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6之間串聯，第四、六H橋逆變模塊BR4、BR6的輸出端接輸出柜3 ；第七、八、九H橋逆變模塊BR7、 BR8、BR9的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、BR9 之間串聯，第七、九H橋逆變模塊BR7、BR9的輸出端接輸出柜3，第三、六、九H橋逆變模塊 BR3、BR6、BR9的輸出端并聯。所述的輸出柜3內均流電抗器、電流傳感器的個數均為3個，第一均流電抗器Ll 的一端接第一H橋逆變模塊BRl的輸出端，第一均流電抗器Ll與第一電流傳感器CTl串聯； 第二均流電抗器L2的一端接第四H橋逆變模塊BR4的輸出端，第二均流電抗器L2與第二電流傳感器CT2串聯；第三均流電抗器L3的一端接第七H橋逆變模塊BR7的輸出端，第三均流電抗器L3與第三電流傳感器CT3串聯；第一、二、三電流傳感器CT1、CT2、CT3的另一端并聯，該并聯端接電壓傳感器AT和撬棒單元5的并聯端，電壓傳感器AT和撬棒單元5的并聯端與第三、六、九H橋逆變模塊BR3、BR6、BR9的輸出端相連。如圖2所示，所述的H橋逆變模塊包括整流橋6和第一、二 IPM組件7、8，整流橋 6的輸入端與快速熔斷器的一端相連，快速熔斷器的另一端與三相隔離變壓器T相連，整流橋6的輸出端與第一 IPM組件7的輸入端相連，第一 IPM組件7上跨接濾波電容C1、C2，第一 IPM組件7與第二 IPM組件8相連，第二 IPM組件8上跨接濾波電容C3、C4。所述的快速熔斷器由第一、二、三熔斷器F1、F2、F3組成，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的一端接三相隔離變壓器T，第一、二、三熔斷器Fl、F2、F3的另一端接整流橋6的輸入端。第一、二 IPM組件7、8起到逆變、換流的作用，將直流電逆變為交流電。
多個逆變柜2通過銅母排串并聯，和輸出柜3組合構建分系統1，N個分系統1直接并聯即可以由公共母排連接至負載4的IVC線圈。輸出柜3是連接逆變柜2與負載4的橋梁，各逆變組件的交流側在輸出柜3中通過均流電抗器合并，均流電抗器采用帶中心抽頭方式，以便調整參數。輸出柜3中為每個支路設置電流傳感器，同時對匯流后的總電流進行隔離測量，電源系統的總輸出電壓也在輸出柜3進行測量。綜上所述，本發明采用H橋逆變模塊進行串并聯以代替傳統的器件串并聯，同時采用多個逆變柜2和輸出柜3的組合構建分系統1，最終由多個分系統1構建快控電源系統，使快控電源系統的擴展性增強。此外，由于逆變柜2采用H橋逆變模塊，使逆變柜2的結構變得簡單、安全性增強，維護方便。
權利要求
1.一種基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于包括多個并接在負載(4) 上的分系統(1)，所述的分系統(1)由多個逆變柜(2)和輸出柜(3)組成，逆變柜(2)內設有 H橋逆變模塊，多個逆變柜(2)串并聯后與輸出柜(3)相連，輸出柜(3)并接在負載(4)的 IVC線圈上。
2.根據權利要求1所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的逆變柜(2)由三相隔離變壓器T和H橋逆變模塊組成，三相隔離變壓器T的一端接380V三相交流電，三相隔離變壓器T的另一端與H橋逆變模塊串聯；所述的輸出柜(3)由多個均流電抗器、多個電流傳感器、電壓傳感器AT和撬棒單元(5)組成，均流電抗器的一端均接H橋逆變模塊的輸出端，均流電抗器的另一端并聯后與撬棒單元(5)串聯，撬棒單元(5)接H橋逆變模塊的輸出端，電流傳感器與均流電抗器串聯，電壓傳感器AT并接在撬棒單元(5)上。
3.根據權利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的分系統(1)中逆變柜(2)的個數為9個，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第一、二、三H橋逆變模塊BR1、BR2、BR3之間串聯，第一、 三H橋逆變模塊BRl、BR3的輸出端接輸出柜(3);第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6 的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第四、五、六H橋逆變模塊BR4、BR5、BR6之間串聯， 第四、六H橋逆變模塊BR4、BR6的輸出端接輸出柜(3);第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、 BR9的輸入端分別與三相隔離變壓器T串聯，第七、八、九H橋逆變模塊BR7、BR8、BR9之間串聯，第七、九H橋逆變模塊BR7、BR9的輸出端接輸出柜(3)，第三、六、九H橋逆變模塊BR3、 BR6、BR9的輸出端并聯。
4.根據權利要求3所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的輸出柜(3)內均流電抗器、電流傳感器的個數均為3個，第一均流電抗器Ll的一端接第一 H橋逆變模塊BRl的輸出端，第一均流電抗器Ll與第一電流傳感器CTl串聯；第二均流電抗器L2的一端接第四H橋逆變模塊BR4的輸出端，第二均流電抗器L2與第二電流傳感器CT2串聯；第三均流電抗器L3的一端接第七H橋逆變模塊BR7的輸出端，第三均流電抗器L3與第三電流傳感器CT3串聯；第一、二、三電流傳感器CT1、CT2、CT3的另一端并聯，該并聯端接電壓傳感器AT和撬棒單元(5)的并聯端，電壓傳感器AT和撬棒單元(5)的并聯端與第三、六、九H橋逆變模塊BR3、BR6、BR9的輸出端相連。
5.根據權利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的電流傳感器為霍爾電流傳感器，所述的電壓傳感器AT為霍爾電壓傳感器。
6.根據權利要求2所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的H橋逆變模塊包括整流橋(6)和第一、二 IPM組件(7、8)，整流橋(6)的輸入端與快速熔斷器的一端相連，快速熔斷器的另一端與三相隔離變壓器T相連，整流橋(6)的輸出端與第一 IPM組件(7)的輸入端相連，第一 IPM組件(7)上跨接濾波電容C1、C2，第一 IPM組件(7) 與第二 IPM組件(8)相連，第二 IPM組件(8)上跨接濾波電容C3、C4。
7.根據權利要求6所述的基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，其特征在于所述的快速熔斷器由第一、二、三熔斷器F1、F2、F3組成，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的一端接三相隔離變壓器T，第一、二、三熔斷器F1、F2、F3的另一端接整流橋(6)的輸入端。
全文摘要
本發明涉及一種基于IPM模塊H橋級聯的快控電源系統，包括多個并接在負載上的分系統，所述的分系統由多個逆變柜和輸出柜組成，逆變柜內設有H橋逆變模塊，多個逆變柜串并聯后與輸出柜相連，輸出柜并接在負載的IVC線圈上。本發明采用H橋逆變模塊進行串并聯以代替傳統的器件串并聯，同時采用多個逆變柜和輸出柜的組合構建分系統，最終由多個分系統構建快控電源系統，使快控電源系統的擴展性增強。此外，由于逆變柜采用H橋逆變模塊，使逆變柜的結構變得簡單、安全性增強，維護方便。
文檔編號H02H9/04GK102497111SQ201110368528
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月20日 優先權日2011年11月20日
發明者陳滋健 申請人:合肥華耀電子工業有限公司