专利名称：一种变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变频领域，特别是涉及一种变频器。
背景技术：
目前，大力发展清洁能源、努力建设低碳社会，已经成为世界各国的共识。风电作 为一种可再生、无污染、能量大的能源，发展前景非常广阔。近年来，随着风电技术的发展，风力发电量在我国年发电总量中所占的比例在不 断提高。由于海上的风力资源远比陆地丰富，因而风力发电设施逐渐向海上发展，而海上风 电基础建设及维护费用相对陆地风电高得多，因此，目前风力发电设备的发展趋势是装机 容量越来越大，对电能质量的要求也越来越高。风电设备产生的电是不能直接传输和使用的，需要通过变频器的转换，才能并入 电网中进行传输和使用，变频器是将风电设备产生的电压、频率固定的工频交流电转变为 电压或频率可变的交流电的装置，现有的变频器主要适用于装机容量为3兆瓦以下的风电 设备。目前，风电设备装机容量的发展方向是3兆瓦以上，对于这种3兆瓦以上容量的中压 风电设备，如果采用现有的变频器方案，会由于功率较大而使变频器各部件中的电流也较 大，变频器产生的热就较多，现有的变频器中依靠冷却风扇来散热，这样无法满足变频器散 热的要求，会造成变频器中部件的毁坏。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种变频器，能为中压风电设备产生的电 力进行变换且散热良好。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种变频器，该变频器包括整 流模块、稳压模块、逆变模块、输出模块、控制模块和冷却模块，其中，所述整流模块用于，将中压输入交流电整流为直流电，将所述直流电输出至所述 稳压模块；所述稳压模块用于，对所述直流电进行稳压，将稳压后的直流电输出至所述逆变 模块；所述逆变模块用于，将所述稳压后的直流电变为变频输出交流电，将所述变频输 出交流电送至所述输出模块；所述输出模块用于，将所述变频输出交流电输出至用电设备；所述控制模块用于，控制所述整流模块将中压输入交流电整流为直流电；控制所 述稳压模块对所述直流电进行稳压；控制所述逆变模块将所述稳压后的直流电变为变频输 出交流电；所述冷却模块用于，以水冷方式对所述整流模块、稳压模块和逆变模块进行冷却。本实用新型的有益效果是本实用新型中，由于整流模块可以将中压输入交流电 整流为直流电，稳压模块可将该直流电进行稳压，逆变模块可以将稳压后的直流电转换为
4变频输出交流电，因而本实用新型能够为中压风电设备产生的电力进行变换；同时，由于控 制模块可以控制整流模块将中压输入交流电整流为直流电、控制稳压模块对直流电进行稳 压、控制逆变模块将稳压后的直流电变为变频输出交流电，从而使变频器各部件的工作处 于控制模块的控制之下，不会发生电流或电压突然增大的情况，而冷却模块采用水冷方式 对整流模块、稳压模块和逆变模块进行冷却，散热效率比现有技术中的冷却风扇要高得多， 能够满足该变频器为中压风电设备产生的电力进行变换的散热需求。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进进一步，所述控制模块进一步用于，检测所述整流模块、稳压模块和逆变模块的温度，在所述整流模块、稳压模块和逆 变模块的温度中的任一个超过其临界温度时报警；和/ 或，检测所述中压输入交流电和变频输出交流电的电压、以及所述整流模块、稳压模 块和逆变模块中的电压，在所述中压输入交流电和变频输出交流电的电压、以及所述整流 模块、稳压模块和逆变模块中的电压中的任一个超过其临界电压时报警；禾口/ 或，检测所述中压输入交流电和变频输出交流电的电流、以及所述整流模块、稳压模 块和逆变模块中的电流，在所述中压输入交流电和变频输出交流电的电流、以及所述整流 模块、稳压模块和逆变模块中的电流中的任一个超过其临界电流时报警。进一步，所述整流模块包括相互并联的三个桥臂，每个所述桥臂包括四个相互串 联的绝缘栅双极型晶体管IGBT单元，每个所述IGBT单元包括一个IGBT和一个二极管，其 中，所述IGBT的发射极与所述二极管的正极相连，所述IGBT的集电极与所述二极管的负极 相连，所述IGBT的基极接入控制信号，用于控制所述IGBT单元的通断状态。进一步，所述变频器包括零电位点；将位于所述整流模块每个桥臂上、其发射极用 于接入所述中压输入交流电的IGBT作为该桥臂的一号IGBT，其集电极用于接入所述中压 输入交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；在所述零电位点与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一 号二极管，所述一号二极管的正极与所述零电位点相连，负极与所述一号IGBT的集电极相 连；在所述零电位点与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二 号二极管，所述二号二极管的正极与所述二号IGBT的发射极相连，负极与所述零电位点相 连。进一步，所述变频器包括零电位点；所述整流单元输出的所述直流电包括高电位 和低电位，分别与所述稳压模块的两端相连；所述稳压模块包括相互串联的两个膜电容，两个所述膜电容的连接点为所述零电 位点。进一步，所述稳压模块包括泄放电阻，所述泄放电阻为两个，分别与两个所述膜电 容相并联。进一步，所述逆变模块包括相互并联的三个桥臂，每个所述桥臂包括四个相互串 联的IGBT单元，每个所述IGBT单元包括一个IGBT和一个二极管，其中，所述IGBT的发射
5极与所述二极管的正极相连，所述IGBT的集电极与所述二极管的负极相连，所述IGBT的基 极接人控制信号，用于控制所述IGBT单元的通断状态。进一步，所述变频器包括零电位点；将位于所述逆变模块每个桥臂上、其发射极用 于输出所述变频输出交流电的IGBT作为该桥臂的一号IGBT，其集电极用于输出所述变频 输出交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；在所述零电位点与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一 号二极管，所述一号二极管的正极与所述零电位点相连，负极与所述一号IGBT的集电极相 连；在所述零电位点与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二 号二极管，所述二号二极管的正极与所述二号IGBT的发射极相连，负极与所述零电位点相 连。

图1为本实用新型提供的变频器的结构图；图2为本实用新型提供的变频器的具体实施例的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。图1为本实用新型提供的变频器的结构图。如图1所示，该变频器包括整流模块 101、稳压模块102、逆变模块103、输出模块104、控制模块105和冷却模块106，其中，整流模块101用于，将中压输入交流电整流为直流电，将直流电输出至稳压模块 102 ；稳压模块102用于，对直流电进行稳压，将稳压后的直流电输出至逆变模块103 ；逆变模块103用于，将稳压后的直流电变为变频输出交流电，将变频输出交流电 送至输出模块104 ；输出模块104用于，将变频输出交流电输出至用电设备；控制模块105用于，控制整流模块101将中压输入交流电整流为直流电；控制稳压 模块102对直流电进行稳压；控制逆变模块103将稳压后的直流电变为变频输出交流电；冷却模块106用于，以水冷方式对整流模块101、稳压模块102和逆变模块103进 行冷却。由此可见，本实用新型中，由于整流模块101可以将图1所示的输入模块107输入 的中压输入交流电整流为直流电，稳压模块102可将该直流电进行稳压，逆变模块103可以 将稳压后的直流电转换为变频输出交流电，因而本实用新型能够为中压风电设备产生的电 力进行变换；同时，由于控制模块105可以控制整流模块101将中压输入交流电整流为直流 电、控制稳压模块102对直流电进行稳压、控制逆变模块103将稳压后的直流电变为变频 输出交流电，从而使变频器各部件的工作处于控制模块105的控制之下，不会发生电流或 电压突然增大的情况，而冷却模块106采用水冷方式对整流模块101、稳压模块102和逆变 模块103进行冷却，散热效率比现有技术中的冷却风扇要高得多，能够满足该变频器为中压风电设备产生的电力进行变换的散热需求。本实用新型中，控制模块105进一步用于，检测整流模块101、稳压模块102和逆变 模块103的温度，在整流模块101、稳压模块102和逆变模块103的温度中的任一个超过其 临界温度时报警。这里，由于控制模块105能够通过检测整流模块101、稳压模块102和逆变模块 103的温度，在整流模块101、稳压模块102和逆变模块103的温度超过各自的临界温度时 报警，当然，控制模块105还可以进一步监测自身的温度是否超过临界温度，如果超过自身 的临界温度，也进行报警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部件的温度不超过各 自的临界温度，从而保证变频器的安全使用。控制模块105进一步用于，检测中压输入交流电和变频输出交流电的电压、以及 整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电压，在中压输入交流电和变频输出交流 电的电压、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电压中的任一个超过其临 界电压时报警。这里，由于控制模块105能够通过检测中压输入交流电和变频输出交流电的电 压、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电压，在中压输入交流电和变频输 出交流电的电压、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电压中的任一个超 过其临界电压时报警，当然，控制模块105还可以进一步监测自身的电压是否超过临界电 压，如果超过自身的临界电压，也进行报警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部 件的电压不超过各自的临界电压，从而保证变频器的安全使用。控制模块105进一步用于，检测中压输入交流电和变频输出交流电的电流、以及 整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电流，在中压输入交流电和变频输出交流 电的电流、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电流中的任一个超过其临 界电流时报警。这里，由于控制模块105能够通过检测中压输入交流电和变频输出交流电的电 流、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电流，在中压输入交流电和变频输 出交流电的电流、以及整流模块101、稳压模块102和逆变模块103中的电流中的任一个超 过其临界电流时报警，当然，控制模块105还可以进一步监测自身的电流是否超过临界电 流，如果超过自身的临界电流，也进行报警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部 件的电流不超过各自的临界电流，从而保证变频器的安全使用。控制模块105进行报警的方式可以采用蜂鸣等形式来提醒工作人员，也可以通过 向上级控制装置发送报警信号的方式。无论采用何种报警形式，只要能够保证变频器的使 用安全，都在本实用新型的保护范围之内。图2为本实用新型提供的变频器的具体实施例的结构图。如图2所示，整流模块 101包括相互并联的三个桥臂，每个桥臂包括四个相互串联的绝缘栅双极型晶体管(IGBT， Insulated Gate Bipolar Transistor)单元，每个 IGBT 单元包括一个 IGBT和一个二极管， 其中，IGBT的发射极与二极管的正极相连，IGBT的集电极与二极管的负极相连，IGBT的基 极接入控制信号，用于控制所述IGBT单元的通断状态，即该控制信号可以控制该IGBT单元 处于导通状态或关断状态。这里，IGBT是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点，并且驱动功率小而饱和压 降低，非常适用于600V以上的变频器应用领域。现有技术中，整流模块是采用晶闸二极管实现的将输入交流电整流为直流电的， 这种方式实现起来比较简单，但属于被动地将接收的交流电整流为直流电。而本实用新型 中，整流模块是采用将串联IGBT单元组成的桥臂进行并联的方式来实现的，具有现有技术 所不具备的主动控制功能，这些主动控制功能包括以下两个方面首先，能够主动消除中压输入交流电中的高次谐波。这是由于，IGBT具有很高的 输入阻抗，因此，当中压输入交流电中包含的高次谐波进入整流模块，并经过高输入阻抗的 IGBT单元后，IGBT单元输出地直流电压或直流电流的变化并不大，因此，利用IGBT单元组 成的整流模块101，能够主动消除中压输入交流电中的高次谐波。其次，能够消除变频器向图2中的用电设备108输出的无功功率。当中压输入交 流电的电压和电流之间存在相位差时，整流模块101各桥臂上的IGBT单元能够逐渐减小直 至消除二者之间的相位差，这样，整流模块101整流生成的直流电的电压和电流之间不存 在相位差，因而变频器向用电设备108输出的无功功率就为0，这有效地提高了变频器所输 出的电力的功率因数。本实用新型中，变频器包括零电位点，零电位点的电位为零电位，如图2所示，零 电位点的标号为201。整流模块201将中压输入交流电整流为直流电后，图2中所示的标号 为202处的电位为高电位，因而202即为高电位点，图2中所示的标号为203处的电位为低 电位，因而203即为低电位点。将位于整流模块101每个桥臂上、其发射极用于接入中压输入交流电的IGBT作为 该桥臂的一号IGBT，其集电极用于接入中压输入交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；在零电位点201与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一号 二极管，一号二极管的正极与零电位点相连，负极与一号IGBT的集电极相连；在零电位点201与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二号 二极管，二号二极管的正极与二号IGBT的发射极相连，负极与零电位点相连。这里，在整流模块101的各桥臂上设置一号二极管和二号二极管，可以将零电位 点201的电位保持在零电位，如果零电位点201的电位高于零电位，则可以通过一号二极管 进行放电，如果零电位点201的电位低于零电位，则可以通过二号二极管进行放电，从而保 证零电位点201的电位为零电位，而零电位点201处电位的稳定，对于整个变频器的稳定工 作以及性能优化都具有重要的意义。本实用新型提供的变频器包括零电位点201，并且整流单元101输出的直流电包 括高电位和低电位，高电位点和低电位点分别为图2中标号为202和203的位置，并且高电 位点202的高电位和低电位点203的低电位分别与稳压模块102的两端相连；如图2所示，稳压模块102包括相互串联的两个膜电容，这两个膜电容的连接点为 零电位点201。利用稳压模块102，可以对整流模块101生成的直流电进行稳压，从而形成稳压的 直流电，供逆变模块103使用。稳压模块102中的两个膜电容，能够进一步消除直流电中可 能存在的高次谐波，从而进一步保证直流电压和电流的稳定，以及零电位点201处电位的稳定。[0063]如图2所示，稳压模块102包括泄放电阻，泄放电阻为两个，分别与两个膜电容相 并联；泄放电阻用于，在自身两端的电压超过泄放临界电压时，降低自身的电阻值，使流过 自身的电流增大。这里，稳压模块102中的泄放电阻可以在自身两端的电压超过泄放临界电压时， 通过降低自身的电阻值，使流过自身的电流增大，从而快速将自身所并联的膜电容两端的 冗余电压去除，这样，既能保护膜电容不被损坏，又能保证模块中电压和电流的稳定。本实用新型中的逆变模块103包括相互并联的三个桥臂，每个桥臂包括四个相互 串联的IGBT单元，每个IGBT单元包括一个IGBT和一个二极管，其中，IGBT的发射极与二 极管的正极相连，IGBT的集电极与二极管的负极相连，IGBT的基极接入控制信号，用于控 制所述IGBT单元的通断状态，即该控制信号可以控制该IGBT单元处于导通状态或关断状 态。这里，逆变模块103也是由IGBT单元构成，除了能主动消除中压输入交流电中的 高次谐波和提高变频器的功率因数外，还可以防止用电设备108的电压或电流波动对变频 器内部电压和电流的影响，这是因为，在用电设备108的电压或电流发生波动、即变频器输 出的变频交流电发生波动时，由于IGBT单元的输入阻抗很大，因此，该波动经IGBT单元的 处理之后，逆变单元内部的电压和电流的波动都很小，这有效防止了用电设备108的电压 或电流波动对变频器内部电压和电流的影响。本实用新型提供的变频器中的零电位点为201。将位于逆变模块103每个桥臂上、 其发射极用于输出变频输出交流电的IGBT作为该桥臂的一号IGBT，其集电极用于输出变 频输出交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；则在零电位点201与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一 号二极管，一号二极管的正极与零电位点相连，负极与一号IGBT的集电极相连；在零电位点与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二号二 极管，二号二极管的正极与二号IGBT的发射极相连，负极与零电位点相连。这里，逆变模块103各桥臂上也包括一号二极管和二号二极管，这些二极管也是 用于保证零电位点201电位的稳定。由此可见，本实用新型中的逆变模块103是采用二极管中点箝位式三电平逆变方 式工作的，它可以采用直流母排的形式。本实用新型中，控制模块还可以用于，控制逆变模块103每个桥臂上的各IGBT单 元的导通时间和导通顺序，使同一时刻各桥臂至多有三个IGBT单元处于导通状态，且保持 零电位点201的电位为零电位。这里，如图2所示，逆变模块103的每个桥臂上均包括四个相互串联的IGBT单元， 如果这四个IGBT单元同时导通，则该桥臂处于短路状态，这时变频器会因为内部电流过大 而烧毁，因此，本实用新型由控制模块来控制逆变模块103每个桥臂上的各IGBT单元的导 通时间和导通顺序，使同一时刻各桥臂至多有三个IGBT单元处于导通状态，这样就可以保 证各桥臂不会发生短路，从而保证变频器的使用安全。同时，控制模块还可以通过控制逆变模块103每个桥臂上的各IGBT单元的导通时 间和导通顺序，可以在零电位点201的电位不为零电位时，通过向零电位点201注入或抽取 电流，保持零电位点201的电位为零电位，从而保证变频器的工作稳定。[0075]另外，由于变频器的发热主要来自于IGBT，而IGBT的发热又集中在开和关的瞬 间，因此，开和关频率比较高时，变频器的发热量就比较大。本实用新型中，利用控制模块来 控制逆变模块103每个桥臂上的各IGBT单元的导通时间和导通顺序，可以使各IGBT单元 的开和关处于有序控制下，相对于现有技术中逆变模块的IGBT单元的开关无序状态，本实 用新型中逆变模块103中各IGBT单元的发热量显著降低。同样，本实用新型中，整流模块101也使用了 IGBT单元，因而控制模块也可以控制 整理模块101中各IGBT单元的导通时间和导通顺序，使同一时刻各桥臂至多有三个IGBT 单元处于导通状态，且保持零电位点201的电位为零电位。这样，整理模块101中各IGBT 单元的开和关也变得有序，这样也能有效保证整理模块101中的各桥臂不会发生短路，保 持零电位点201的电位为零电位，并且各IGBT单元的发热量比开关无序的状态要少得多。控制模块对整流模块101或逆变模块103中的IGBT单元的导通时间和导通顺序 的控制方式是多种多样的，例如，导通顺序可以为各桥臂上的IGBT单元依次导通，也可以 为各桥臂上处于相同位置的IGBT单元同时导通，还可以为各桥臂上处于相同位置的IGBT 单元不同时导通，等等；导通时间可以为使一个桥臂上的IGBT单元顺次导通，从而使零电 位点201的电位由不为零电位变为零电位的时间长度，还可以为不同桥臂上同一位置的 IGBT单元顺次导通，从而使零电位点201的电位由不为零电位变为零电位的时间长度，还 可以为其他时间长度。总之，不论控制模块对整流模块101或逆变模块103中的IGBT单 元的导通时间和导通顺序的控制方式如何，只要能达到使同一时刻各桥臂至多有三个IGBT 单元处于导通状态以及保持零电位点201的电位为零电位的目的，即在本实用新型的保护 范围之内。图2中，向整流模块101提供中压输入交流电的模块为输入模块107，输入模块 107可以为变压器，也可以为风电设备，还可以为电动机及其他发电设备。用电设备108，可 以为发电机，也可以为电动机，还可以为输电电网。图2所示的实施例中，冷却模块采用水冷方式对变频器中的整流模块101、稳压模 块102以及逆变模块103进行冷却，冷却效率高。冷却模块也可以对控制模块和输出模块 104进行冷却。由此可见，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型中，由于整流模块可以将图1所示的输入模块107输入的中压输 入交流电整流为直流电，稳压模块可将该直流电进行稳压，逆变模块可以将稳压后的直流 电转换为变频输出交流电，因而本实用新型能够为中压风电设备产生的电力进行变换；同 时，由于控制模块可以控制整流模块将中压输入交流电整流为直流电、控制稳压模块对直 流电进行稳压、控制逆变模块将稳压后的直流电变为变频输出交流电，从而使变频器各部 件的工作处于控制模块的控制之下，不会发生电流或电压突然增大的情况，而冷却模块采 用水冷方式对整流模块、稳压模块和逆变模块进行冷却，散热效率比现有技术中的冷却风 扇要高得多，能够满足该变频器为中压风电设备产生的电力进行变换的散热需求。(2)本实用新型中，由于控制模块能够通过检测整流模块、稳压模块和逆变模块的 温度，在整流模块、稳压模块和逆变模块的温度超过各自的临界温度时报警，当然，控制模 块还可以进一步监测自身的温度是否超过临界温度，如果超过自身的临界温度，也进行报 警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部件的温度不超过各自的临界温度，从而保
10证变频器的安全使用。(3)本实用新型中，由于控制模块能够通过检测中压输入交流电和变频输出交流 电的电压、以及整流模块、稳压模块和逆变模块中的电压，在中压输入交流电和变频输出交 流电的电压、以及整流模块、稳压模块和逆变模块中的电压中的任一个超过其临界电压时 报警，当然，控制模块还可以进一步监测自身的电压是否超过临界电压，如果超过自身的临 界电压，也进行报警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部件的电压不超过各自的 临界电压，从而保证变频器的安全使用。(4)本实用新型中，由于控制模块能够通过检测中压输入交流电和变频输出交流 电的电流、以及整流模块、稳压模块和逆变模块中的电流，在中压输入交流电和变频输出交 流电的电流、以及整流模块、稳压模块和逆变模块中的电流中的任一个超过其临界电流时 报警，当然，控制模块还可以进一步监测自身的电流是否超过临界电流，如果超过自身的临 界电流，也进行报警，因此，本实用新型能够有效保证变频器中各部件的电流不超过各自的 临界电流，从而保证变频器的安全使用。(5)本实用新型中，由于整流模块采用将串联IGBT单元组成的桥臂进行并联的 方式来实现的，因此，相对于现有技术利用晶闸二极管构成整流模块的实现方式，本实用新 型能够主动消除中压输入交流电中的高次谐波，并且消除变频器向用电设备输出的无功功 率，提高变频器的功率因数。(6)本实用新型中，在整流模块和逆变模块的各桥臂上设置一号二极管和二号二 极管，如果零电位点的电位高于零电位，则可以通过一号二极管进行放电，如果零电位点的 电位低于零电位，则可以通过二号二极管进行放电，因而一号二极管和二号二极管的设置 可以将零电位点的电位保持为零电位，这对于整个变频器的稳定工作以及性能优化都具有 重要的意义。(7)本实用新型中，稳压模块中的两个膜电容，能够进一步消除直流电中可能存在 的高次谐波，从而进一步保证直流电压和电流的稳定，以及零电位点处电位的稳定。(8)本实用新型中，稳压模块中的泄放电阻可以在自身两端的电压超过泄放临界 电压时，通过降低自身的电阻值，使流过自身的电流增大，从而快速将自身所并联的膜电容 两端的冗余电压去除，这样，既能保护膜电容不被损坏，又能保证模块中电压和电流的稳 定。(9)本实用新型中，逆变模块是由IGBT单元构成，除了能主动消除中压输入交流 电中的高次谐波和提高变频器的功率因数外，还可以防止用电设备的电压或电流波动对变 频器内部电压和电流的影响。(10)本实用新型中，由控制模块来控制逆变模块每个桥臂上的各IGBT单元的导 通时间和导通顺序，使同一时刻各桥臂至多有三个IGBT单元处于导通状态，这样就可以保 证各桥臂不会发生短路，从而保证变频器的使用安全。(11)本实用新型中，控制模块还可以通过控制逆变模块每个桥臂上的各IGBT单 元的导通时间和导通顺序，可以在零电位点的电位不为零电位时，通过向零电位点注入或 抽取电流，保持零电位点的电位为零电位，从而保证变频器的工作稳定。(12)本实用新型中，利用控制模块来控制整流模块或逆变模块每个桥臂上的各 IGBT单元的导通时间和导通顺序，可以使各IGBT单元的开和关处于有序控制下，因而本实用新型中整流模块或逆变模块各IGBT单元的发热量很小。(13)本实用新型中，由于变频器中的控制模块对整流模块、稳压模块和逆变模块 的工作进行了有效控制，同时冷却模块的冷却效率也很高，因此，本实用新型提供的变频器 中的电流就比较小，不需采用很粗大的电机电缆，各部件体积也可以做得比较小，因此，本 实用新型提供的变频器的体积也很小。(14)本实用新型中，由于变频器的稳压模块产生的稳定后的直流电具有稳定的高 电平、低电平和零电平点，这些高电平、低电平和零电平经过逆变模块的转换，生成的变频 输出交流电为三个电平阶跃式的正弦波形式，相对于现有技术中变频输出交流电为两电平 阶跃式的正弦波形式，本实用新型输出交流电的质量较高。(15)本实用新型中，由于输出至用电设备的交流电更接近正弦波，因此，输出交 流电中的高次谐波相对于现有技术要少得多，这使得该变频器所驱动的电动机中的涡流较 少，因而电能损耗也较少，并且由于电动机中的电流比较平滑，因而电动机的震动和噪音也 较现有技术少，对不同的输出都能快速进行反应。(16)本实用新型中，由于变频器消除了输出的无功功率，因此，该变频器所驱动的 电动机可以在不同的转速下保持一致的功率因数。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求1.一种变频器，其特征在于，该变频器包括整流模块、稳压模块、逆变模块、输出模 块、控制模块和冷却模块，其中，所述整流模块用于，将中压输入交流电整流为直流电，将所述直流电输出至所述稳压 模块；所述稳压模块用于，对所述直流电进行稳压，将稳压后的直流电输出至所述逆变模块；所述逆变模块用于，将所述稳压后的直流电变为变频输出交流电，将所述变频输出交 流电送至所述输出模块；所述输出模块用于，将所述变频输出交流电输出至用电设备；所述控制模块用于，控制所述整流模块将中压输入交流电整流为直流电；控制所述稳 压模块对所述直流电进行稳压；控制所述逆变模块将所述稳压后的直流电变为变频输出交 流电；所述冷却模块用于，以水冷方式对所述整流模块、稳压模块和逆变模块进行冷却。
2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述控制模块进一步用于，检测所述整流模块、稳压模块和逆变模块的温度，在所述整流模块、稳压模块和逆变模 块的温度中的任一个超过其临界温度时报警；和/或，检测所述中压输入交流电和变频输出交流电的电压、以及所述整流模块、稳压模块和 逆变模块中的电压，在所述中压输入交流电和变频输出交流电的电压、以及所述整流模块、 稳压模块和逆变模块中的电压中的任一个超过其临界电压时报警；和/或，检测所述中压输入交流电和变频输出交流电的电流、以及所述整流模块、稳压模块和 逆变模块中的电流，在所述中压输入交流电和变频输出交流电的电流、以及所述整流模块、 稳压模块和逆变模块中的电流中的任一个超过其临界电流时报警。
3.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述整流模块包括相互并联的三个桥 臂，每个所述桥臂包括四个相互串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT单元，每个所述IGBT单 元包括一个IGBT和一个二极管，其中，所述IGBT的发射极与所述二极管的正极相连，所述 IGBT的集电极与所述二极管的负极相连，所述IGBT的基极接入控制信号，用于控制所述 IGBT单元的通断状态。
4.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述变频器包括零电位点；将位于所述 整流模块每个桥臂上、其发射极用于接入所述中压输入交流电的IGBT作为该桥臂的一号 IGBT，其集电极用于接入所述中压输入交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；在所述零电位点与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一号二 极管，所述一号二极管的正极与所述零电位点相连，负极与所述一号IGBT的集电极相连；在所述零电位点与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二号二 极管，所述二号二极管的正极与所述二号IGBT的发射极相连，负极与所述零电位点相连。
5.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述变频器包括零电位点；所述整流单 元输出的所述直流电包括高电位和低电位，分别与所述稳压模块的两端相连；所述稳压模块包括相互串联的两个膜电容，两个所述膜电容的连接点为所述零电位点ο
6.根据权利要求5所述的变频器，其特征在于，所述稳压模块包括泄放电阻，所述泄放 电阻为两个，分别与两个所述膜电容相并联。
7.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述逆变模块包括相互并联的三个桥 臂，每个所述桥臂包括四个相互串联的IGBT单元，每个所述IGBT单元包括一个IGBT和一 个二极管，其中，所述IGBT的发射极与所述二极管的正极相连，所述IGBT的集电极与所述 二极管的负极相连，所述IGBT的基极接入控制信号，用于控制所述IGBT单元的通断状态。
8.根据权利要求7所述的变频器，其特征在于，所述变频器包括零电位点；将位于所述 逆变模块每个桥臂上、其发射极用于输出所述变频输出交流电的IGBT作为该桥臂的一号 IGBT，其集电极用于输出所述变频输出交流电的IGBT作为该桥臂的二号IGBT ；在所述零电位点与每个桥臂的一号IGBT的集电极之间，进一步包括该桥臂的一号二 极管，所述一号二极管的正极与所述零电位点相连，负极与所述一号IGBT的集电极相连；在所述零电位点与每个桥臂的二号IGBT的发射极之间，进一步包括该桥臂的二号二 极管，所述二号二极管的正极与所述二号IGBT的发射极相连，负极与所述零电位点相连。
专利摘要本实用新型涉及一种变频器。该变频器包括整流模块、稳压模块、逆变模块、输出模块、控制模块和冷却模块，其中，整流模块将中压输入交流电整流为直流电后送至稳压模块；稳压模块对直流电进行稳压，将稳压后的直流电送至逆变模块；逆变模块将稳压后的直流电变为变频输出交流电，并送至输出模块；输出模块将变频输出交流电输出至用电设备；控制模块控制整流模块将中压输入交流电整流为直流电、控制稳压模块对直流电进行稳压、控制逆变模块将稳压后的直流电变为变频输出交流电；冷却模块以水冷方式对整流模块、稳压模块和逆变模块进行冷却。利用本实用新型的技术方案，能为中压风电设备产生的电力进行变换且散热良好。
文档编号G01R19/00GK201878019SQ20102055618
公开日2011年6月22日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者王潞钢, 苏丽营, 路群 申请人:华锐风电科技(江苏)有限公司