一種寬適應(yīng)范圍的多功能變流器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變流技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種寬適應(yīng)范圍的多功能變流器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器裝置由于其綠色、節(jié)能及其它優(yōu)越特性在各行各業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越多的特殊行業(yè)也期望通過(guò)變頻器裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這類(lèi)變流器裝置往往需要具備能量雙向流動(dòng)、直流升壓、直流降壓、直流穩(wěn)壓、直流恒流等功能，同時(shí)要求具備高直流電壓、大直流電流、大容量等多種功能和特點(diǎn)。而常規(guī)變流器裝置往往無(wú)法完全滿足這些特殊要求。
[0003]目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)方案主要有:
文獻(xiàn)一:由株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司于2012年02月10日申請(qǐng)，并于2012年07月11日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN102570507A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)《一種能量回饋型柴油機(jī)試驗(yàn)裝置》。如附圖1所示，該發(fā)明申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N具備能量可雙向流動(dòng)、可實(shí)現(xiàn)直流升壓、穩(wěn)壓和能量回饋等多種性能并適應(yīng)這種動(dòng)力設(shè)備試驗(yàn)的變流器裝置。如附圖2所示，這種裝置在能量由直流側(cè)流向交流側(cè)時(shí)是通過(guò)Boost升壓、四象PffM整流器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)直流升壓、穩(wěn)壓，并通過(guò)多重并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)大電流和大容量。但是，這種裝置不能實(shí)現(xiàn)能量由交流側(cè)流向直流側(cè)。此外，該裝置僅通過(guò)Boost升壓電路并聯(lián)，能實(shí)現(xiàn)低壓大電流，但沒(méi)有通過(guò)多重電路的級(jí)聯(lián)處理，僅依靠器件的耐壓等級(jí)無(wú)法適應(yīng)高直流電壓場(chǎng)合。
[0004]文獻(xiàn)二:由株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司于2010年01月25日申請(qǐng)，并于2010年06月16日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN101741094A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)《一種基于可關(guān)斷器件的移動(dòng)式輸電裝置》。如附圖3所示，該發(fā)明申請(qǐng)中提出了一種具備能量可雙向流動(dòng)、適應(yīng)高直流電壓、直流側(cè)可實(shí)現(xiàn)降壓功能的變流器裝置，可用于直流融冰和柔性直流輸電等變流器領(lǐng)域。這種變流器裝置通過(guò)四象PWM整流器實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，通過(guò)Buck電路實(shí)現(xiàn)直流側(cè)降壓，通過(guò)Buck電路級(jí)聯(lián)以適應(yīng)高直流電壓。但是，這種變流器裝置僅能實(shí)現(xiàn)交流側(cè)向直流降壓的功能，而在能量由直流側(cè)流向交流側(cè)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)直流側(cè)直流升壓、降壓等功能，更不能實(shí)現(xiàn)雙方向的升壓、降壓和穩(wěn)壓。因此，這種變流器裝置不適應(yīng)直流電壓實(shí)時(shí)變動(dòng)的直流能量回收領(lǐng)域。
[0005]而在現(xiàn)有技術(shù)中，如附圖4所示，常規(guī)的功率單元10包括四象限整流器IUBuck/Boost變換器12和直流電抗器13。雖然Buck/Boost變換器12可以實(shí)現(xiàn)直流能量的雙向流動(dòng)，配合四象限PWM整流器可以實(shí)現(xiàn)交、直流能量雙向流動(dòng)，直流側(cè)降壓、升壓、穩(wěn)壓、恒流功能，通過(guò)多重并聯(lián)也可以實(shí)現(xiàn)大容量。但是，一方面，由于沒(méi)有通過(guò)多重電路級(jí)聯(lián)處理，僅依靠器件的耐壓等級(jí)無(wú)法適應(yīng)高直流電壓場(chǎng)合。另一方面，只能實(shí)現(xiàn)由交流側(cè)向直流側(cè)(DFffi)降壓，以及由直流側(cè)(DF偵彳)向交流側(cè)升壓，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙方向的升壓、降壓和穩(wěn)壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種寬適應(yīng)范圍的多功能變流器裝置，開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)發(fā)和調(diào)入成本低廉，同時(shí)能夠完成多種功能，最大限度地提高了使用效率、并擴(kuò)大了適應(yīng)場(chǎng)合。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種寬適應(yīng)范圍的多功能變流器裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種寬適應(yīng)范圍的多功能變流器裝置，包括:
η重的并聯(lián)支路，n ^ I ;所述并聯(lián)支路包括m重的功率單元，m > I ;所述功率單元包括依次相連的四象限整流器、Buck/Boost變換器，以及直流電抗器；所述四象限整流器用于實(shí)現(xiàn)AC/DC變換，所述多功能變流器裝置通過(guò)所述Buck/Boost變換器實(shí)現(xiàn)直流電壓的雙向升壓或降壓。
[0008]優(yōu)選的，所述功率單元包括端子U、端子V、端子W、端子A、端子B、端子C、端子D、端子E和端子F ;所述端子U、端子V和端子W連接所述四象限整流器的交流側(cè)，所述端子A連接所述四象限整流器的直流側(cè)一端，所述端子B連接所述Buck/Boost變換器的升壓側(cè)一端，所述端子C連接所述Buck/Boost變換器的降壓側(cè)一端，所述端子D連接所述四象限整流器與所述Buck/Boost變換器的公共端，所述端子E和端子F連接所述直流電抗器的兩端。
[0009]優(yōu)選的，當(dāng)所述多功能變流器裝置實(shí)現(xiàn)從交流側(cè)到直流側(cè)降壓或從直流側(cè)到交流側(cè)升壓時(shí)，短接所述端子A和端子B，短接所述端子C和端子F，所述功率單元的交流側(cè)輸出為端子U、端子V和端子W，所述功率單元的直流側(cè)輸出為端子D和端子E ;所述Buck/Boost變換器實(shí)現(xiàn)從所述四象限整流器直流電容側(cè)到輸出側(cè)的直流降壓、穩(wěn)壓或從所述輸出側(cè)到所述四象限整流器直流電容側(cè)的直流升壓、穩(wěn)壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述直流電抗器的恒流。
[0010]優(yōu)選的，當(dāng)所述多功能變流器裝置實(shí)現(xiàn)從交流側(cè)到直流側(cè)升壓或從直流側(cè)到交流側(cè)降壓時(shí)，短接所述端子A和端子E，短接所述端子C和端子F，所述功率單元的交流側(cè)輸出為端子U、端子V和端子W，所述功率單元的直流側(cè)輸出為端子D和端子B ;所述Buck/Boost變換器實(shí)現(xiàn)從所述四象限整流器直流電容側(cè)到輸出側(cè)的直流升壓、穩(wěn)壓或從所述輸出側(cè)到所述四象限整流器直流電容側(cè)的直流降壓、穩(wěn)壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述直流電抗器的恒流。
[0011]優(yōu)選的，所述Buck/Boost變換器包括功率器件一和功率器件二 ；當(dāng)所述Buck/Boost變換器運(yùn)行在降壓斬波狀態(tài)時(shí)，所述功率單元的端子A與端子B短接，所述端子C與端子F短接，所述功率器件一動(dòng)作，所述功率器件二始終關(guān)閉，所述功率單元的直流側(cè)輸出電壓范圍為OV?m*Udc ;當(dāng)所述Buck/Boost變換器運(yùn)行在升壓斬波狀態(tài)時(shí)，所述功率單元的端子A與端子E短接，所述端子C與端子F短接，所述功率器件一始終關(guān)閉，所述功率器件二動(dòng)作，所述功率單元的直流側(cè)輸出電壓范圍為m*Udc?U，U大于3*Udc ;其中，m為所述功率單元的級(jí)聯(lián)重?cái)?shù)，Udc為所述四象限整流器的直流電容側(cè)電壓。
[0012]優(yōu)選的，所述功率單元的輸出側(cè)負(fù)載選自包括不同電壓等級(jí)的直流電機(jī)、融冰線路、要求恒流的電弧爐、柔性直流輸電網(wǎng)側(cè)變流器在內(nèi)的任意一種直流負(fù)載。
[0013]優(yōu)選的，所述Buck/Boost變換器包括功率器件一和功率器件二 ；當(dāng)所述功率單元的直流側(cè)電壓小于m*Udc時(shí)，所述Buck/Boost變換器運(yùn)行在升壓斬波狀態(tài)，所述功率單元的端子A與端子B短接，所述端子C與端子F短接，所述功率器件一始終關(guān)閉，所述功率器件二動(dòng)作，控制所述四象限整流器的直流側(cè)電容電壓穩(wěn)定為Udc，或者控制所述功率單元的直流側(cè)電流大小恒定；當(dāng)所述功率單元的直流側(cè)電壓大于m*Udc時(shí)，所述Buck/Boost變換器運(yùn)行在降壓斬波狀態(tài)，所述功率單元的端子A與端子E短接，所述端子C與端子F短接，所述功率器件一動(dòng)作，所述功率器件二始終關(guān)閉，控制所述四象限整流器的直流側(cè)電容電壓穩(wěn)定為Udc ;其中，m為所述功率單元的級(jí)聯(lián)重?cái)?shù)，Udc為所述四象限整流器的直流電容側(cè)電壓。
[0014]優(yōu)選的，所述功率單元的直流側(cè)電源選自包括柔性直流輸電閥側(cè)變流器、整流器、變流裝置輸出直流電源在內(nèi)的任意一種電壓穩(wěn)定的直流電源，或選自包括柴油發(fā)電機(jī)、地鐵牽引網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)在內(nèi)的任意一種電壓不穩(wěn)定的直流電源。
[0015]優(yōu)選的，所述功率單元包括一組或兩組以上相互并聯(lián)的Buck/Boost變換器。
[0016]優(yōu)選的，所述并聯(lián)支路包括m重級(jí)聯(lián)的功率單元，m彡2。
[0017]優(yōu)選的，當(dāng)所述功率單元包括兩組以上與所述Buck/Boost變換器數(shù)量相同的直流電抗器時(shí)，所述兩組以上的直流電抗器合并為一個(gè)直流電抗器。
[0018]優(yōu)選的，當(dāng)所述并聯(lián)支路包括m重級(jí)聯(lián)的功率單元，m ^ 2時(shí)，m路所述直流電抗器合并為一個(gè)直流電抗器。
[0019]優(yōu)選的,所述Buck/Boost變換器采用H橋單元電路結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選的,所述Buck/Boost變換器采用Boost單元級(jí)聯(lián)電路結(jié)構(gòu)。
[0021]優(yōu)選的,所述Buck/Boost變換器采用Buck單元級(jí)聯(lián)電路結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選的，所述四象限整流器采用三