專利名稱：一種三相電壓源變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種三相電壓源變流器，屬于電氣自動化設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電壓源變流器廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、靜止同步補(bǔ)償器等等。在高壓應(yīng)用時(shí)，一般都需要功率半導(dǎo)體器件串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，或采用多電平變流器，如鏈?zhǔn)阶兞髌鳌ｆ準(zhǔn)阶兞髌鞯娜秉c(diǎn)是有多個(gè)獨(dú)立的直流電源，使得其無法實(shí)現(xiàn)兩臺變流器的直流側(cè)背靠背連接，或者應(yīng)用于直流輸電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出ー種三相電壓源變流器，以克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，實(shí)現(xiàn)高壓 應(yīng)用，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)兩臺變流器直流側(cè)背靠背連接，而且可以實(shí)現(xiàn)三線或四線交流輸入，解決高壓應(yīng)用時(shí)兩臺多電平電壓源變流器的直流側(cè)無法實(shí)現(xiàn)背靠背連接的問題。本發(fā)明提出的三相電壓源變流器，包括第一組變流臂、第二組變流臂、第一組濾波電抗器、第二組濾波電抗器、第一直流濾波電容器、第二直流濾波電容器以及三臺濾波電容器；第一組變流臂和第二組變流臂分別由三臺變流臂組成，第一組濾波電抗器和第二組濾波電抗器分別由三臺濾波電抗器組成；第一組三臺變流臂的三個(gè)正極端連接到一起后再與第一直流濾波電容器的正極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流正極端；第一組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器的一端，第一組三臺濾波電抗器的另一端分別作為所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第二組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端連接到一起后再與第二直流濾波電容器的負(fù)極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流負(fù)極端；第二組三臺變流臂的三個(gè)正極端分別連接到第二組三臺濾波電抗器的一端，第二組三臺濾波電抗器的另一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第一直流濾波電容器的負(fù)極端和第二直流濾波電容器的正極端連接到一起作為所述的三相電壓源變流器的交流零線端；三臺濾波電容器的一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端，三臺濾波電容器的另一端都連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流零線端。上述三相電壓源變流器中，所述的變流臂，包括多個(gè)變流模塊，多個(gè)變流模塊采用串聯(lián)連接，形成一個(gè)正極端和ー個(gè)負(fù)極端。上述三相電壓源變流器中，所述的變流模塊包括第一直流電容器、第二直流電容器、第一箝位ニ極管、第二箝位ニ極管、第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)、第四半導(dǎo)體開關(guān)、第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管；所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極分別與所述的第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管的陰極相連接，所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極分別與所述的第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管的陽極相連接；所述的第一直流電容器的正極端與所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接；所述的第二電容器的負(fù)極端與所述的第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極相連接，作為變流模塊的負(fù)極端；所述的第一直流電容器的負(fù)極端與第二直流電容器的正極端相連接后再連接到所述的第一箝位ニ極管的陽極和第二箝位ニ極管的陰極，第一箝位ニ極管的陰極連接到所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極和第二半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二箝位ニ極管的陽極連接到所述的第三半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極與第三半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接后作為變流模塊的正極端。本發(fā)明提出的三相電壓源變流器的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)多電平的高壓變流應(yīng)用，而且兩臺變流器的直流側(cè)可以形成背靠背連接，從而可以應(yīng)用于柔性直流輸電。



圖I為本發(fā)明的三相電壓源變流器的電路原理圖。圖2為本發(fā)明三相電壓源變流器中變流臂的電路原理圖。圖3為本發(fā)明三相電壓源變流器中變流模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的三相電壓源變流器，包括第一組變流臂、第二組變流臂、第一組濾波電抗器、第二組濾波電抗器、第一直流濾波電容器、第二直流濾波電容器以及三臺濾波電容器；第一組變流臂和第二組變流臂分別由三臺變流臂組成，第一組濾波電抗器和第二組濾波電抗器分別由三臺濾波電抗器組成；第一組三臺變流臂的三個(gè)正極端連接到一起后再與第一直流濾波電容器的正極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流正極端；第一組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器的一端，第一組三臺濾波電抗器的另一端分別作為所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第二組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端連接到一起后再與第二直流濾波電容器的負(fù)極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流負(fù)極端；第二組三臺變流臂的三個(gè)正極端分別連接到第二組三臺濾波電抗器的一端，第二組三臺濾波電抗器的另一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第一直流濾波電容器的負(fù)極端和第二直流濾波電容器的正極端連接到一起作為所述的三相電壓源變流器的交流零線端；三臺濾波電容器的一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端，三臺濾波電容器的另一端都連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流零線端。上述三相電壓源變流器中，所述的變流臂，包括多個(gè)變流模塊，多個(gè)變流模塊采用串聯(lián)連接，即ー個(gè)變流模塊的正極端連接到另ー個(gè)變流模塊的負(fù)極端，形成一個(gè)正極端和一個(gè)負(fù)極端。上述三相電壓源變流器中，所述的變流模塊包括第一直流電容器、第二直流電容器、第一箝位ニ極管、第二箝位ニ極管、第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)、第四半導(dǎo)體開關(guān)、第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管；所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極分別與所述的第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管的陰極相連接，所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極分別與所述的第一續(xù)流ニ極管、第二續(xù)流ニ極管、第三續(xù)流ニ極管和第四續(xù)流ニ極管的陽極相連接；所述的第一直流電容器的正極端與所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接；所述的第二電容器的負(fù)極端與所述的第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極相連接，作為變流模塊的負(fù)極端；所述的第一直流電容器的負(fù)極端與第二直流電容器的正極端相連接后再連接到所述的第一箝位ニ極管的陽極和第二箝位ニ極管的陰極，第一箝位ニ極管的陰極連接到所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極和第二半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二箝位ニ極管的陽極連接到所述的第三半導(dǎo)體 開關(guān)的發(fā)射極和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極與第三半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接后作為變流模塊的正極端。圖I所示為三相電壓源變流器的電路原理圖。圖I中，三相電壓源變流器包括兩組六臺變流臂(I)、兩組六臺濾波電抗器(2)、三臺濾波電容器(3)及兩臺直流濾波電容器
(4)。包括六臺變流臂(I)、六臺濾波電抗器(2)、三臺濾波電容器(3)及兩臺直流濾波電容器(4)。第一組三臺變流臂的正極端連接到一起后再和第一臺直流濾波電容器Cl的正極端連接到一起，作為三相電壓源變流器的直流正極端DC+;第一組三臺變流臂的負(fù)極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器LA I、LBI、LCI的一端，LA I、LBI、LCI的另一端分別連接到一起，作為三相電壓源變流器的三相交流相線端A、B、C。第二組三臺變流臂的負(fù)極端連接到一起后再和第二臺直流濾波電容器C2的負(fù)極端連接到一起，作為三相電壓源變流器的直流負(fù)極端DC-;第二組三臺變流臂的正極端分別連接到第二組三臺濾波電抗器LA2、LB2、LC2的一端，第二組三臺濾波電抗器的另一端分別連接到三相電壓源變流器的三相交流相線端A、B、C。兩臺直流電容器C1、C2的另一端連接到一起作為三相電壓源變流器的交流零線端N。三臺濾波電容器CA、CB、CC的一端分別連接到三相交流相線端A、B、C，三臺濾波電容器的另一端都連接到三相交流零線端N。如圖2所示，每個(gè)變流臂包括若干個(gè)變流模塊(5)，所有變流模塊采用串聯(lián)連接(一個(gè)變流模塊的正極端連接到另ー個(gè)變流模塊的負(fù)極端)，形成一個(gè)正極端“ + ”和ー個(gè)負(fù)極端“-，，。如圖3所示，每個(gè)變流模塊包括兩臺直流電容器(6)C1/C2、兩個(gè)箝位ニ極管(7)DC1/DC2、四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(8)S1/S2/S3/S4 和四個(gè)續(xù)流ニ極管(9) D1/D2/D3/D4。S1/S2/S3/S4分別與D1/D2/D3/D4形成反并聯(lián)連接。Cl的正極端和SI的集電極相連接；C2的負(fù)極端和S4的發(fā)射極相連接，作為變流模塊的負(fù)極端“-”;C1/C2的另一端相連接并連接到DCl的陽極和DC2的陰極；DC1的陰極連接到SI的發(fā)射極和S2的集電極；DC2的陽極極連接到S3的發(fā)射極和S4的集電極；S2的發(fā)射極和S3的集電極相連接，作為變流模塊的正極端“ + ”。本發(fā)明的三相電壓源變流器可以應(yīng)用于靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)、高壓變頻調(diào)速、柔性直流輸電、統(tǒng)ー潮流控制器(UPFC)，等等。本發(fā)明電路也可以變形為單相變流器應(yīng)用，任何基于本發(fā)明電路所作的等效變換電路，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種三相電壓源變流器，其特征在于，該三相電壓源變流器包括第一組變流臂、第二組變流臂、第一組濾波電抗器、第二組濾波電抗器、第一直流濾波電容器、第二直流濾波電容器以及三臺濾波電容器；第一組變流臂和第二組變流臂分別由三臺變流臂組成，第一組濾波電抗器和第二組濾波電抗器分別由三臺濾波電抗器組成；第一組三臺變流臂的三個(gè)正極端連接到一起后再與第一直流濾波電容器的正極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流正極端；第一組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器的一端，第一組三臺濾波電抗器的另一端分別作為所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第二組三臺變流臂的三個(gè)負(fù)極端連接到一起后再與第二直流濾波電容器的負(fù)極端連接到一起，作為所述的三相電壓源變流器的直流負(fù)極端；第二組三臺變流臂的三個(gè)正極端分別連接到第二組三臺濾波電抗器的一端，第二組三臺濾波電抗器的另一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端；第一直流濾波電容器的負(fù)極端和第二直流濾波電容器的正極端連接到一起作為所述的三相電壓源變流器的交流零線端；三臺濾波電容器的一端分別連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流相線端，三臺濾波電容器的另一端都連接到所述的三相電壓源變流器的三相交流零線端。
2.如權(quán)利要求I所述的三相電壓源變流器，其特征在于，其中所述的變流臂，包括多個(gè)變流模塊，多個(gè)變流模塊采用串聯(lián)連接形成一個(gè)正極端和一個(gè)負(fù)極端。
3.如權(quán)利要求2所述的三相電壓源變流器，其特征在于，其中所述的變流模塊包括第一直流電容器、第二直流電容器、第一箝位二極管、第二箝位二極管、第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)、第四半導(dǎo)體開關(guān)、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管和第四續(xù)流二極管；所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極分別與所述的第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管和第四續(xù)流二極管的陰極相連接，所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)、第二半導(dǎo)體開關(guān)、第三半導(dǎo)體開關(guān)和第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極分別與所述的第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管和第四續(xù)流二極管的陽極相連接；所述的第一直流電容器的正極端與所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接；所述的第二電容器的負(fù)極端與所述的第四半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極相連接，作為變流模塊的負(fù)極端；所述的第一直流電容器的負(fù)極端與第二直流電容器的正極端相連接后再連接到所述的第一箝位二極管的陽極和第二箝位二極管的陰極，第一箝位二極管的陰極連接到所述的第一半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極和第二半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二箝位二極管的陽極連接到所述的第三半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極和第四半導(dǎo)體開關(guān)的集電極，第二半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極與第三半導(dǎo)體開關(guān)的集電極相連接后作為變流模塊的正極端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三相電壓源變流器，屬于電氣自動化設(shè)備領(lǐng)域。包括六臺變流臂、六臺濾波電抗器、三臺濾波電容器及兩臺直流濾波電容器。三臺變流臂的正極端連接到一起后與第一臺直流濾波電容器的正極端連接到一起，作為變流器的直流正極端，其負(fù)極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器的一端，其另一端分別連接到一起，作為變流器的三相交流相線端。三臺變流臂的負(fù)極端連接到一起后與第二臺直流濾波電容器的負(fù)極端連接到一起，作為變流器的直流負(fù)極端，其正極端連接到三臺濾波電抗器的一端，另一端連接到變流器的三相交流相線端。本發(fā)明的三相電壓源變流器可以實(shí)現(xiàn)多電平的高壓變流應(yīng)用，且可以實(shí)現(xiàn)兩臺變流器的直流側(cè)背靠背連接。
文檔編號H02M7/217GK102857131SQ20121035270
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者劉文華, 宋強(qiáng), 陳遠(yuǎn)華, 李建國, 劉文輝 申請人:清華大學(xué)