一种变电变频器

技术领域

本发明一般地涉及变频应用领域。更具体地，本发明涉及一种变电变频器。

背景技术

在石油和天然气开采领域，经常会使用石油或页岩气现场压裂泵或注水泵等设备，而电机在拖动上述压裂泵或注水泵时，必然会遇到有关启动、调速和制动等问题。例如，对于电机的调速来说，要求在一定的负载下，根据生产的需要，人为地改变电机的转速，从而使其拖动的压裂泵或注水泵可以更加高效地工作。电机调速性能的好坏往往影响到生产效率和产品质量。目前，对于电机的调速通常有变极调速、变频调速、变压调速和转子电路串电阻调速等方法。其中，变频调速由于具有调速方向灵活，平滑性和稳定性好，调速范围广等优点而被广泛采用。

目前，对电机进行变频调速的变频器的输入电压一般有10KV或600V等多种电压等级。但是当前市面上的变频器，通常只有单一电压等级的电源输入，从而无法满足多种电压等级电源的应用。因此，现有的变频器由于输入电源的单一而限制了其应用范围和场景。其次，现有的变电变频器由于部件较多且分散布置，导致其整体体积和重量较大，并且造成其安装复杂，难以进行移动，同时维修和保养也较困难。另外，变电变频器在运行过程中，功率器件发热严重，而现有技术对其散热降温往往不理想，因此严重影响了变电变频器的运行性能。

发明内容

为了解决上述背景技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种对电机进行驱动的变电变频器。该变电变频器通过控制单元控制变电变频器的逆变单元，进而将三相交流电进行频率转换并向电机进行输出，以便改变电机的转速，从而拖动石油或页岩气现场压裂泵或注水泵等设备进行运转。同时，本发明的变电变频器设置有10KV和600V双输入三相电源接口，并对每路输入分别配置了配电柜，从而使得所述变电变频器能够适应更多的应用场景。另外，本发明的变电变频器设置专门的冷却系统，其中对逆变单元和整流单元的散热采用空水冷却系统，使得散热降温效果更加明显，从而增强了变电变频器的性能。

具体地，本发明公开了一种变电变频器。所述变电变频器包括进线室，其包括多个接线腔室，以用于对接电缆，进而接收并输出多路不同电压值的三相交流电；整流单元，其用于将从所述进线室输出的三相交流电转换为直流电；逆变单元，其用于将所述整流单元输出的直流电转换为与所述进线室接收的所述三相交流电频率不同的交流电；以及控制单元，其用于控制所述逆变单元输出不同频率的所述交流电。

在一个实施例中，所述进线室的接线腔室为两个，并且其接收的所述三相交流电的电压为10KV或者600V。

在另一个实施例中，所述变电变频器还包括变电单元。其用于将所述进线室输出的所述三相交流电进行电压值的转换。

在又一个实施例中，所述变电单元包括变压器。其一次侧绕组为双绕组结构，以便分别连接所述10KV的三相交流电和600V的三相交流电，其二次侧绕组为单绕组结构。

在一个实施例中，所述进线室还包括配电柜，其用于控制和保护所述多路不同电压值的三相交流电。

在另一个实施例中，所述的变电变频器还包括：第一散热系统，其位于所述变电单元顶部，以用于对所述变电单元进行散热；以及第二散热系统，其位于所述整流单元和所述逆变单元顶部，以用于对所述整流单元和所述逆变单元进行散热。

在又一个实施例中，所述变电变频器还包括直流回路。其包括直流母线和储能电容，并且用于将所述整流单元输出的所述直流电进行滤波、缓冲和储能。

在一个实施例中，所述变电变频器还包括：显示柜，其作为所述变电变频器的人机接口，以用于控制所述变电变频器；以及出线柜，其与所述逆变单元连接，并且用于将所述逆变单元输出的交流电进行输出。

在另一个实施例中，所述变电变频器还包括：第一壳体，其内容纳所述显示柜和所述进线室；第二壳体，其与所述第一壳体连接，并且其内容纳所述变电单元和所述第一散热系统；第三壳体，其与所述第二壳体连接，并且其内容纳所述整流单元、所述逆变单元和所述第二散热系统；以及第四壳体，其与所述第三壳体连接，并且其内容纳所述出线柜。

在又一个实施例中，所述变电变频器还包括底座，其中所述第一壳体、第二壳体、第三壳体和第四壳体撬装于所述底座上。

本发明的变电变频器功能强大，通过配置显示柜，可以实时监控所述变电变频器的运行参数，并且作为人机接口，可以根据变电变频器的运行状态对其发出人工控制指令。另外，本发明的变电变频器还将容纳各部件和设备的第一壳体、第二壳体、第三壳体和第四壳体撬装于一个底座上，从而可以方便地将所述变电变频器的各部分和设备进行安装，并且作为一个整体，可以方便地对其进行搬运。同时，这样的模块化设计，也方便了设备的维修和保养。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，可以更好地理解本发明的上述特征，并且其众多目的、特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图，其中:

图1是示出根据本发明实施例的变电变频器的组成功能框图；

图2是示出根据本发明实施例的变电变频器的正视图；

图3是示出根据本发明实施例的变电变频器的俯视图；

图4是示出根据本发明实施例的变电变频器的逆变单元结构图；

图5是示出根据本发明实施例的变电变频器的主电路拓扑图；

图6是示出根据本发明实施例的变电变频器的整流单元的电路原理图；以及

图7是示出根据本发明实施例的变电变频器的逆变单元的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是示出根据本发明实施例的变电变频器100的组成功能框图。为了便于理解本发明的工作原理，图1中还绘出了负载。所述负载例如可以是电机，其可以用于拖动在石油和天然气作业中经常使用的石油或页岩气现场压裂泵或注水泵等设备。

如图1所示，本发明的变电变频器100可以包括进线室110、整流单元120、逆变单元130和控制单元140。具体地，所述进线室还可以包括多个接线腔室，例如其可以是图1中的接线腔室1101和接线腔室1102，以用于将来自外部的电缆和所述变电变频器内部的电缆进行对接，从而接收并输出两路不同电压值的三相交流电。可以理解的是，虽然图1中仅绘出了两个接线腔室，但是本发明的变电变频器根据应用场景的不同可以配置更多的接线腔室，以便接收并输出多路不同电压值的三相交流电。

进一步地，针对目前变电变频器的输入电压一般有10KV或600V两种等级，因此本发明的变电变频器的进线室的两个接线腔室可以分别用于接收10KV三相交流电或者600V三相交流电。上述双输入电源的设计，解决了目前变电变频器只能工作于一种电压等级电源的问题，从而扩大了本发明的变电变频器的应用范围和使用场景。通过这样的设计，本发明实际上也提供了一种撬装式双电源输入的变电变频器。

在一个实施例中，所述整流单元可以是由多个整流二极管组成的整流电路，其用于将所述进线室输出的三相交流电转换为直流电。在另一个实施例中，所述逆变单元可以是由多个IGBT模块组成的逆变电路，其用于将上述整流单元输出的直流电转换为与进线室接收的所述三相交流电频率不同的交流电。

在又一个实施例中，所述控制单元可以是由具有分析、判断和计算等处理能力的芯片或系统组成，例如其可以包括DSP(“数字信号处理器”)模块、PLC(“可编程逻辑器件”)模块和信息采集模块。其中，所述DSP模块配置用于控制所述逆变单元的开关元件(IGBT模块)的导通和断开，以便使得所述逆变单元输出不同频率的交流电。所述PLC模块可以用于控制变电变频器中的多个开关或者其他逻辑控制器件的导通或者断开，例如其可以用于控制对变压器进行预充磁的预充磁电路的逻辑时序，或者还可以用于控制对直流回路中储能电容进行预充电的预充电电路的逻辑时序。所述信息采集模块用于采集所述逆变单元输出的电压、电流和频率等数据，并将其反馈给DSP模块，以便用于控制所述逆变单元输出交流电的参数的稳定性。另外，所述控制单元还可以用于控制与上位机进行数据通信。

图2是示出根据本发明实施例的变电变频器200的正视图。图3是示出根据本发明实施例的变电变频器200的俯视图。下面结合图2和图3详细描述本发明的变电变频器的结构和原理。

如图2和图3所示，本发明的变电变频器200可以包括第一壳体201、第二壳体202、第三壳体203、第四壳体204和底座205。其中，所述第一壳体、第二壳体、第三壳体和第四壳体可以依次撬装于所述底座上。具体地，所述底座上可以布置有滑道，所述第一、第二、第三以及第四壳体可以通过滑道滑入所述底座上并进行安装，从而使得本发明的变电变频器可以实现为一体式撬装结构。

本发明的变电变频器通过这种撬装结构并结合模块化的设计，使其整体设备结构紧凑，相对于传统的分散设备的布置而言，其减少了占地面积和空间。同时，由于其成为一个整体，因此可以通过起重机一次吊运，从而方便了设备的搬运和移动。另外，撬装结构的变电变频器的生产和组装都可以在工厂内完成。因此其现场安装工作量少，只需完成接口管道及外部电气的连接就可以工作，从而使得变电变频器安装方便快速。

在一个实施例中，所述第一壳体内可以容纳进线室和显示柜301。进一步地，所述进线室可以包括10KV配电柜206和600V配电柜207，其分别用于控制10KV三相交流电和600V三相交流电的导通或者断开。同时，还可以用于对上述三相交流电进行过压、过流和短路等电路保护。具体地，所述10KV配电柜和600V配电柜内部均可以包含互感器，其用于采集输入的三相交流电的电压或者电流值，并将采集到电压或电流值发送给控制单元。然后由控制单元进行分析和判别等处理，并根据处理结果执行对电路的导通或者断开，从而对所述三相交流电进行过压或过流等保护。

在另一个实施例中，所述显示柜可以作为所述变电变频器的人机接口，以用于控制所述变电变频器。具体地，一方面，显示柜可以包括显示屏和扬声器等输出设备，从而方便工作人员观察和监控变电变频器的运行状态，并且当变电变频器运行故障时，所述扬声器可以发出声光等告警信息。另一方面，显示柜还可以包括鼠标、键盘或者触摸屏等输入设备，从而方便工作人员根据监控的变电变频器的运行状态，对其发出改变运行参数(例如改变输出频率)等控制指令。该指令被传送给变电变频器的控制单元，最终由控制单元进行处理并控制改变变电变频器的运行参数。

在又一个实施例中，所述第一壳体内还可以容纳电抗器和接触器。其中，所述电抗器例如可以是由电感元件组成的电路，并且用于将外部输入的交流电进行稳压、限流和抑制干扰等处理，并向整流单元进行输出。所述接触器可以位于电抗器和外部输入的交流电之间，并且用于接通或断开所述变电变频器的电源。具体地，当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，该磁场使得铁芯产生电磁吸力进而吸引铁芯，并带动接触器的触点动作，从而使得常闭触点断开，并且联动常开触点闭合，以便对变电变频器进行供电。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，从而使触点复原，常开触点断开，并且联动常闭触点闭合，以便断开变电变频器的电源。

如图3所示，在第一壳体的顶部还可以布置第一外部电源接口302和第二外部电源接口303，其与所述接线腔室1101和接线腔室1102连接，并且用于将外部输入的10KV三相交流电和600V三相交流电引入本发明的变电变频器。进一步地，根据应用场景的不同，在第一壳体的顶部还可以布置多个外部电源接口，以便将多路不同电压值的电源引入变电变频器。本发明的变电变频器将两个电源等级的接线腔室分开设计，并且设置了两种不同电压等级的外部电源接口，从而避免了由于电源接线错误而带来的安全风险。

在一个实施例中，所述第二壳体与第一壳体连接，并且其内可以容纳变电单元208和第一散热系统209。进一步地，所述变电单元可以包括变压器。其一次侧绕组可以为双绕组结构，以便分别连接所述10KV的三相交流电和600V的三相交流电，其二次侧绕组可以为单绕组结构。在一个应用场景中，所述变压器用于将外部输入的10KV或者600V三相交流电转换为2650KVA的交流电，从而使得每路电压等级的电源能分别满足整机的功率输出要求。可以理解的是这里的10KV或600V的电压值仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员根据本发明的教导也可以想到使用具有其他电压值的三相交流电。

具体地，所述变压器可以包括铁芯(或磁芯)和线圈。进一步，所述线圈可以包括两个或两个以上的绕组，其中连接电网的绕组是初级线圈(一次侧绕组)，连接整流单元输入端的绕组是次级线圈(二次侧绕组)。所述变压器可以变换交流电压、电流和阻抗。通常所述电网输送来的三相交流电的电压并不适合于电机等设备的使用。因此需要通过变压器对其进行变压处理，以便向所述整流单元输出适合的电压。同时，所述变压器还可以实现交流输入电压与整流单元输出的直流电压间的匹配，以及高压电网与变频器的整流单元之间的高压电隔离。

在另一个实施例中，所述第一散热系统可以位于所述变压器的上部。其可以是由第一风机组成的风冷设备，所述第一风机可以是依靠输入的机械能来提高气体压力并排送气体的设备，并且用于对所述变压器进行散热降温。进一步，所述第一风机可以包括蜗壳、集流器和叶轮等部件，并且依靠汽缸内偏置的转子偏心运转，使得转子槽中的叶片之间的容积发生变化，从而将空气进行吸入、压缩和吐出。

具体地，所述集流器可以将气体导向叶轮，并且其几何形状决定了叶轮入口的气流状况。叶轮是离心风机最重要的部件，一般由轮盖、轮盘、叶片和轴盘四大部件组成，其各结构的连接方式主要是焊接和铆接。叶轮负责由欧拉方程所描述的能量传输过程，其内部气体的流动情况受叶轮旋转和表面曲率的影响，同时还伴有脱流、回流和二次流现象，从而使得叶轮内的气体流动变得十分复杂。风机的蜗壳主要是用来收集从叶轮出来的气体，同时可以通过适度降低气体速度将气体的动能转化为气体的静压能，并引导气体流出蜗壳出口。

在一个实施例中，本发明的变电变频器的第三壳体与第二壳体连接，并且其内可以容纳整流单元210、逆变单元211和第二散热系统212。具体地，所述整流单元可以是由多个整流二极管组成的整流电路，其用于将从所述进线室输出的三相交流电转换为直流电。所述逆变单元可以是由多个IGBT模块组成的逆变电路，其用于将上述整流单元输出的直流电转换为与进线室接收的所述三相交流电频率不同的交流电。进一步地，上述整流单元和逆变单元的功率元件(例如整流二极管和IGBT模块)可以分别布置于第一散热板和第二散热板上，以便对所述功率元件进行散热降温。

由于上述的整流单元和逆变单元在运行时，其功率元件会产生大量的热量，严重影响其运行性能。因此所述第二散热系统用于对所述整流单元和逆变单元进行散热降温。进一步地，所述第二散热系统可以是空水冷却系统，其可以包括位于所述第三壳体顶部的第二风机304，还可以包括布置于所述第一散热板和第二散热板内部的水道以及连接第一散热板和第二散热板的水管305。当所述第二散热系统工作时，一方面通过冷水循环流过所述水道，从而将整流单元和逆变单元的功率元件产生的热量带走。另一方面通过第二风机将冷空气吹向所述第一和第二散热板，以便对所述整流单元和逆变单元进一步进行散热。

具体地，在所述第一散热板和第二散热板内部可以通过挖凿的方式分别布置水道，并且在水道的两端还可以布置多个水座，各水座之间可以通过水管305进行连接，所述水道、水座和水管相互配合，以便形成贯穿所述第一散热板和第二散热板的水流通路。在一个应用场景中，第一散热板和第二散热板内部布置的水道可以为迂回形状，在所述水道外部布置有IGBT模块和整流二极管。在所述第二散热系统工作过程中，通过向第一散热板的进水口注入冷水，其在迂回形状的水道内流动，最终从第二散热板的出水口流出，从而实现对所述整流单元和逆变单元的发热功率元件进行散热降温。

在一个实施例中，本发明的变电变频器的第四壳体与第三壳体连接，并且其内可以容纳出线柜213和绕线盘214。所述第四壳体为变电变频器的输出部分，并且所述出线柜与逆变单元的输出端连接，以用于将逆变单元输出的交流电向电机进行输出。优选地，所述出线柜可以引出多路电缆，以便对多个电机进行供电。所述绕线盘用于收纳出线柜引出的多路电缆，以便当所述变电变频器无需外接负载或者进行运输、移动和维护时，将所述多路电缆进行盘绕收纳。

图4是示出根据本发明实施例的变电变频器的逆变单元400结构图。需要说明的是，图4是在图2中A和A′处向箭头所指方向所示出的切面图。

如图4所示，本发明的变电变频器的逆变单元可以包括第一逆变单元401和第二逆变单元402。其中，所述第一逆变单元和第二逆变单元可以是由IGBT模块所组成的桥式电路。所述IGBT模块可以是由绝缘栅双极型晶体管芯片(简写“IGBT”)与续流二极管芯片(“FWD”)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。所述第一逆变单元和第二逆变单元的功能相同，均是用于将整流单元输出的直流电转换为与所述进线室接收的所述三相交流电频率不同的交流电。进一步地，整流单元输出的直流电经过第一逆变单元和第二逆变单元的处理，分别各输出一路三相交流电，以便同时向两个电机进行输出，从而同时驱动两个电机运转。

在一个实施例中，图4中还可以包括滤波电容器403。其位于所述整流单元和逆变单元之间，并且用于将所述整流单元输出的直流电进行滤波，以便滤除其中的交流分量。此外，滤波电容器还可以用于对所述直流电进行缓冲和储能。在一个具体的实施方式中，本发明的滤波电容器可以经过环氧树脂灌封，并且采用无外壳的封装型式，从而一方面减小了滤波电容器的体积，另一方面增大了极壳耐压和爬电距离，并且使得所述滤波电容器的电容之间或者滤波电容器和其他元器件之间的电气间隙更大。进一步地，本发明的滤波电容器的顶端还可以封装金属固定耳，从而有效地保证了对滤波电容器进行牢固地固定。另外，本发明的滤波电容器还可以采用插接的方式与IGBT模块所在的电路板进行连接，从而方便了滤波电容器的安装和维护。

图5是示出根据本发明实施例的变电变频器的主电路500拓扑图。

如图5所示，本发明的变电变频器的主电路500可以包括预充磁电路501、变压器电路502、整流电路503和逆变电路504。具体地，所述预充磁电路可以由如图5所示的主开关QS1、MCB1和旁路开关KM1以及旁路电阻R组成。具体地，所述变压器电路可以是由变压器T1所组成的电路，其可以包括一次侧绕组、二次侧绕组和铁芯，并且用于将进线室输出的所述三相交流电进行电压值的转换。进一步地，所述变压器T1的一次侧绕组为双绕组结构，以便分别连接所述10KV的三相交流电和600V的三相交流电，其二次侧绕组为单绕组结构，以便向整流电路输出经过变换之后的交流电。

当大容量的变压器接入电网的瞬时，如果变压器一次侧绕组的瞬间电压正好是过零点，由于变压器铁芯中的磁通相位落后电压相位90度，因此此时铁芯中所产生的交流磁通最大。但是由于铁芯的特性，导致磁通是不能突变的，所以在铁芯中会产生一个方向相反并且幅度随时间逐渐衰减的非周期磁通，来抵消这个最大磁通。经过半个周期后，这个非周期磁通又与交流磁通方向相同，二者相叠加，使得铁芯中的磁通达到最大值。这个最大值磁通将感应出高出变压器额定电流7～10倍的励磁涌流。此励磁涌流会对电网产生比较大的冲击，可能导致电网电压瞬间下降或者高压开关跳闸；还有可能损坏变压器的绝缘层，导致变压器绕组变形以及变压器保护装置误动作。

基于上述原理，本发明的预充磁电路通过在合闸回路中串联电阻R来限制涌流的幅度，从而减小励磁涌流对电网及变压器的冲击和损害。当本发明的变电变频器加电时，通过控制单元的PLC模块控制主开关QS1和旁路开关KM1闭合，从而开始对所述变压器T1进行预充磁。当预充磁过程结束后，PLC模块控制旁路开关KM1断开，同时闭合主开关MCB1，于是，外部电网开始向变压器T1输入10KV电压或者600V电压的三相交流电。在一个实施例中，所述预充磁电路还可以包括变压器T2，其用于将输入的10KV电压或者600V电压的三相交流电转换为380V或者220V的三相交流电，以便用于对低压设备进行供电，例如对日常照明、监控设备和应急设备等进行供电。

在另一个实施例中，本发明的变电变频器的主电路还可以包括预充电电路和直流回路。具体地，所述直流回路可以包括由直流母线和储能电容所组成的电路，其中所述储能电容例如可以是图4中所示的滤波电容器403。所述直流回路用于将整流单元输出的直流电进行滤波、缓冲和储能。进一步，所述直流母线可以由DC+端和DC-端构成，所述储能电容可以为电解电容，并且其可以包括多个电容。可以理解的是，直流回路中的储能电容根据应用场景的不同还可以替换为储能电感等其他储能元器件，并且所述储能电容的数量可以为多个。

在又一个实施例中，所述预充电电路可以布置于所述整流单元的输入端，并且用于通过变压器T1输出的交流电对直流回路中的储能电容进行预充电。当所述变电变频器加电时，直流回路中的储能电容在没有建立电压之前，其充电瞬间相当于短路状态。此时，由于整流单元输出的直流电压极高，因此充电电流非常大，进而有可能会损害整流二极管、直流母线上的储能电容和其他变频器部件。基于此原因，为了限制充电电流过大，必须对直流回路中的储能电容进行预充电。

当所述储能电容的预充电过程完成后，所述整流单元即可以通过直流回路向所述逆变单元输出直流电。由于变电变频器驱动的电机属于感性负载，因此无论电机处于何种运行状态，其功率因数总不为1。因此在直流回路和电机之间总会有无功功率的交换，这种无功功率需要直流回路中的储能元件来进行缓冲，以便使整流单元输出的直流电压始终保持平稳。基于上述原理，所述直流回路用于接收和存储整流单元发送来的直流电，并且将所述直流电进行抑制干扰等处理。

在一个实施例中，所述逆变电路可以由多个逆变桥所构成，其用于将经过所述直流回路处理后的所述直流电转变为与外部输入的交流电频率不同的交流电，并将该交流电向电机进行输出。进一步地，所述逆变桥可以由多个IGBT模块构成。所述IGBT模块可以是由绝缘栅双极型晶体管芯片(简写“IGBT”)与续流二极管芯片(“FWD”)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。

具体地，在所述逆变电路的工作过程中，所述逆变桥在将直流电转变为三相交流电的过程中起到了关键的作用。其通过控制单元所产生的脉宽调制信号，控制位于其上桥和下桥的功率开关元件的导通或者断开的时间，从而在逆变桥的三个输出端上获得相位互差120°的三相交流电，以便向所述电机进行输出。在一个实施例中，所述功率开关元件例如可以是“IGBT”模块，其具有的高输入阻抗和低导通电压等优点。

图6是示出根据本发明实施例的变电变频器的整流单元600的电路原理图。可以理解的是，图6是本发明的变电变频器的整流单元的一个具体的电路实现。

如图6所示，在一个实施例中，所述整流单元例如可以是由三相整流桥所组成的整流电路。其输入端用于接收所述变压器T1输出的三相交流电，其输出端用于向逆变单元输出经过整流处理之后的直流电。具体地，所述三相整流桥可以由18个整流二极管D1～D18组成，其中R相电压连接于串联的第一上桥(由串联的D1～D3组成)和第一下桥(由串联的D4～D6)之间；S相电压连接于串联的第二上桥(由串联的D7～D9组成)和第二下桥(由串联的D10～D12)之间；T相电压连接于串联的第三上桥(由串联的D13～D15组成)和第三下桥(由串联的D16～D18)之间。进一步，整流二极管D1、D7和D13的输出端连接于一点，以作为直流母线的DC+端；整流二极管D6、D12和D18的输入端连接于一点，以作为直流母线的DC-端。下面简要描述整流电路的工作原理。

所述整流电路在任意时刻下的输出电流，是由三相电中最高电位的一相所连接的整流二极管流出，并且经过负载流向电位最低的一相所连接的整流二极管，最终流回电源。例如在0～30度之间的情形下，由于T相电位最高，S相电位最低，故在这段时间内整流二极管D15、D14、D13和D12、D11、D10始终处于导通状态，而其余二极管则处于截止状态。因此，此时电流由T相输出，并顺序流经D15、D14和D13，然后流经负载，再顺序由D12、D11和D10流回S相，此时T相输出即为整流电路的输出。

在30～90度之间的情形下，由于R相电位最高，S相电位最低，故在这段时间内整流二极管D3、D2、D1和D12、D11、D10始终处于导通状态，而其余二极管则处于截止状态。因此，此时电流由R相输出，并顺序流经D3、D2和D1，然后流经负载，再顺序由D12、D11和D10流回S相，此时R相输出即为整流电路的输出。

进一步，在90～150度之间的情形下，由于R相电位最高，T相电位最低，故在这段时间内整流二极管D3、D2、D1和D18、D17、D16始终处于导通状态，而其余二极管则处于截止状态。因此，此时电流由R相输出，并顺序流经D3、D2和D1，然后流经负载，再顺序由D18、D17和D16流回T相，此时R相输出即为整流电路的输出。以此类推，可以得出150度～360度情形下的整流电路的输出。由上述分析可知，经过三组整流二极管的轮流导通，最终，整流电路将变压器T1输出的三相交流电转换为直流电。

图7是示出根据本发明实施例的逆变单元700的电路原理图。可以理解的是，图7是本发明的变电变频器的逆变单元的一个具体的电路实现。

如图7所示，逆变单元700可以包括由6个IGBT模块VT1～VT6所构成的逆变电路。具体地，VT1和VT2串联组成第一桥式电路，并且所述逆变电路输出的三相交流电中的U相电压取自VT1和VT2之间。VT3和VT4串联组成第二桥式电路，并且所述逆变电路的三相交流电中的V相电压取自VT3和VT4之间。VT5和VT6串联组成第三桥式电路，并且所述逆变电路的三相交流电中的W相电压取自VT5和VT6之间。下面简要说明所述逆变电路的工作原理。

为了描述方便，把一个周期时间分成t1～t6。对于U相和V相之间的电压U

对于V相和W相之间的电压U

对于W相和U相之间的电压U

由上述分析可知，U

在本发明的变电变频器工作过程中，首先变压器T1输出的交流电经过预充电电路处理后，将其转变为小电流交流电。随后，整流单元将该小电流交流电转换为小电流直流电，并且通过该小电流直流电对直流回路中的储能电容进行预充电。当预充电过程完成后，断开预充电电路，此时变压器T1输出的交流电经过整流单元进行整流处理，进而输出直流电。接着，该直流电经过直流回路的滤波、储能和抑制干扰等处理之后，流向逆变单元。最后，逆变单元将所述直流电进行逆变处理，以便将其转换为与变压器T1输出的交流电频率不同的交流电，并将其输出给电机，从而驱动所述电机运转。当需要改变电机转速时，控制单元通过改变调制信号的频率，从而计算出PWM已调信号的方波脉宽，并根据该方波脉宽来调节逆变器的IGBT的导通和截止时间，从而使得逆变器输出与原三相交流电频率不同的三相交流电，最终改变电机的转速。

应当理解，本发明的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

虽然本发明所实施的方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。