採用高頻開關方式的新型能量回饋裝置的製作方法
2023-09-17 23:14:20
專利名稱：採用高頻開關方式的新型能量回饋裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能量回饋裝置。
背景技術：
電動機是電網的主要負載之一，由變頻器控制的電動機在加速或者提升重物時，需要從電網抽取電能轉化為動能或者勢能；而在其減速或者被重物帶動運行在制動狀態時，則會有動能或者勢能轉化回為電能，這部分電能即再生電能。在傳統的應用中再生電能大多通過連接在變頻器制動單元上的制動電阻轉換為熱能消耗掉，帶來了極大地浪費；而且這種方式會導致機房的環境溫度上升，不僅降低了設備的壽命，還要求在機房添加散熱的設備，提高了運行成本。 隨著傳統能源的枯竭以及環境汙染的日益嚴重，世界能源價格不斷攀升，節能環保意識也得到有效地推廣，所以如何有效得利用這部分再生電能就成為人們關注的一個焦點，也是現在許多專家學者所研究的一個課題。
目前已有的能量回饋裝置，雖然其三相逆變電路的結構和本文所述相同，但其大多工作在低頻開關方式，開關頻率小於1000Hz。這種工作方式存在
(1)濾波電抗器工作噪聲很大； (2)回饋電流除基波成分以外，還包含有大量諧波電流，給電網帶來幹擾；
(3)功率因數和系統回饋效率不高。
等比較明顯的缺點。
發明內容
本發明要克服現有能量回饋裝置存在的缺點，提供一種採用高頻開關方式的新
型能量回饋裝置。 本發明採用的技術方案 採用高頻開關方式的新型能量反饋裝置，其特徵在於包括直流輸入二極體和濾波電容電路、三相逆變電路、三相濾波電路、智能主控制單元； 所述直流輸入二極體和濾波電容電路，用於限制變頻器的電能只能以直流形式輸入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩壓濾波的作用； 所述三相逆變電路，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變為與電網同頻同相的交流電，傳送回電網中； 所述三相濾波電路，用於濾除基波以外的諧波； 所述智能主控制單元，通過採樣直流母線電壓、三相逆變電路的輸出電流以及電網電壓，經智能化算法計算輸出高頻脈衝觸發信號控制三相逆變電路中開關管的開通和關斷； 所述直流輸入二極體和濾波電容電路包括二極體D7、 D8及電解電容組C1 Cn， 二極體D7陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內部直流母線正極，二極體D8陰極連接變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內部直流母線負極，直流母線正負極之間 連接有先兩兩串聯再並聯的電解電容組Cl Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智 能主控制單元；所述三相逆變電路包括高頻開關管T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6，所述開關管以 三相半橋的方式連接，所述三相逆變電路的三相輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；
所述三相濾波電路包括工頻電感L1、 L2、 L3和EMI濾波器，所述工頻電感 Ll、 L2和L3的輸入端分別連接三相逆變電路的三相輸出端，所述工頻電感L1、 L2和L3 的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電網電壓同頻同相的交流電到電網， 所述電網電壓信號傳遞給智能主控制單元； 所述智能主控制單元中包括有三相逆變電路的驅動電路，連接三相逆變電路控 制其六個開關管的開通和關斷。 進一步，所述三相濾波電路中工頻電感用於濾除低次諧波，EMI濾波器用於濾 除高次諧波。 本發明中的EMI濾波器可根據客戶需求的不同，將EMI濾波器與本產品一體設 計，也可以將EMI濾波器作為配件進行外部連接。 本發明的優點可運行在單位功率因數、對電網諧波幹擾極低、自動相位識 別、保護功能齊全、結構簡單、工作噪聲低。
圖1是本發明的原理框圖。
圖2是本發明的電路結構圖。
圖3是本發明的應用圖。 圖4是本發明實施例一中三相逆變電路的動作方式圖。
圖5是本發明實施例二中三相逆變電路的動作方式圖。
具體實施方式
實施例一 參照圖1-3，採用高頻開關方式的新型能量反饋裝置，包括直流輸入二極體和濾 波電容電路l、三相逆變電路2、三相濾波電路3、智能主控制單元4;
所述直流輸入二極體和濾波電容電路1，用於限制變頻器的電能只能以直流形式 輸入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩壓濾波的作用； 所述三相逆變電路2，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變為與電網同頻同相的 交流電，傳送回電網中； 所述三相濾波電路3，用於濾除基波以外的諧波； 所述智能主控制單元4，通過採樣直流母線電壓、三相逆變電路2的輸出電流以 及電網電壓，經智能化算法計算輸出高頻脈衝觸發信號控制三相逆變電路2中開關管的 開通和關斷； 所述直流輸入二極體和濾波電容電路1包括二極體D7、 D8及電解電容組Cl Cn， 二極體D7陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內部直流母線正極，二極體D8陰極連接變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內部直流母線負極，直流母線正負極之間 連接有先兩兩串聯再並聯的電解電容組Cl Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智 能主控制單元4 ; 所述三相逆變電路2包括高頻開關管T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6，所述開關管 以三相半橋的方式連接，所述三相逆變電路2的三相輸出電流信號傳遞給智能主控制單 元4 ; 所述三相濾波電路3包括工頻電感L1、 L2、 L3禾P EMI濾波器，所述工頻電感 Ll、 L2和L3的輸入端分別連接三相逆變電路2的三相輸出端，所述工頻電感L1、 L2和 L3的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電網電壓同頻同相的交流電到電 網，所述電網電壓信號傳遞給智能主控制單元4; 所述智能主控制單元4中包括有三相逆變電路2的驅動電路，連接三相逆變電路 2控制其六個開關管的開通和關斷。 所述三相濾波電路3中工頻電感用於濾除低次諧波，EMI濾波器用於濾除高次諧 波。 本實施例中的智能主控制單元所用的DSP晶片為TITMS320F280x數位訊號處理 器，以空間矢量調試(SVPWM)方式輸出高頻脈衝信號控制三相逆變電路中開關管的開通 和關斷。圖4為空間矢量調製算法的控制原理圖。該算法將數字控制環輸出的單一空間 矢量，根據當前電網所處的相位，分解成三相控制信號Ta， Tb， Tc，再根據矢量合成法 則，生成三組互補的門極脈衝信號(頻率大於1000Hz)，分別控制三相半橋中上、下橋臂 開關管的開關。
實施例二 本實施例與實施例一的不同之處是所述智能主控制單元是以三相正弦波調製 (3-SPWM)方式輸出高頻脈衝信號控制三相逆變電路中開關管的開通和關斷。圖5為三相 正弦波調製算法的控制原理圖。該算法數字控制環輸出為三相正弦給定信號，該給定信 號通過與三角載波做比較，生成三組互補的門極脈衝信號(頻率大於1000Hz)，分別控制 三相半橋中上、下橋臂開關管的開關。 本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保 護範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領 域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
採用高頻開關方式的新型能量反饋裝置，其特徵在於包括直流輸入二極體和濾波電容電路、三相逆變電路、三相濾波電路、智能主控制單元；所述直流輸入二極體和濾波電容電路，用於限制變頻器的電能只能以直流形式輸入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩壓濾波的作用；所述三相逆變電路，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變為與電網同頻同相的交流電，傳送回電網中；所述三相濾波電路，用於濾除基波以外的諧波；所述智能主控制單元，通過採樣直流母線電壓、三相逆變電路的輸出電流以及電網電壓，經智能化算法計算輸出高頻脈衝觸發信號控制三相逆變電路中開關管的開通和關斷；所述直流輸入二極體和濾波電容電路包括二極體D7、D8及電解電容組C1～Cn，二極體D7陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內部直流母線正極，二極體D8陰極連接變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內部直流母線負極，直流母線正負極之間連接有先兩兩串聯再並聯的電解電容組C1～Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元；所述三相逆變電路包括高頻開關管T1、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關管以三相半橋的方式連接，所述三相逆變電路的三相輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；所述三相濾波電路包括工頻電感L1、L2、L3和EMI濾波器，所述工頻電感L1、L2和L3的輸入端分別連接三相逆變電路的三相輸出端，所述工頻電感L1、L2和L3的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電網電壓同頻同相的交流電到電網，所述電網電壓信號傳遞給智能主控制單元；所述智能主控制單元中包括有三相逆變電路的驅動電路，連接三相逆變電路控制其六個開關管的開通和關斷。
2. 根據權利要求1所述的採用高頻開關方式的新型能量反饋裝置，其特徵在於所 述三相濾波電路中工頻電感用於濾除低次諧波，EMI濾波器用於濾除高次諧波。
全文摘要
採用高頻開關方式的新型能量反饋裝置，包括直流輸入二極體和濾波電容電路、三相逆變電路、三相濾波電路、智能主控制單元；所述直流輸入二極體和濾波電容電路其輸入端連接變頻器，其電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元；所述三相逆變電路的三相輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；所述三相濾波電路輸入端連接三相逆變電路的三相輸出端，其輸出端連接電網，所述電網電壓信號傳遞給智能主控制單元；所述智能主控制單元中包括有三相逆變電路的驅動電路，連接三相逆變電路控制其六個開關管的開通和關斷。本發明的優點可運行在單位功率因數、對電網諧波幹擾極低、自動相位識別、保護功能齊全、結構簡單、工作噪聲低。
文檔編號H02J3/38GK101692580SQ200910153608
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者朱晟, 梅燁, 湯偉宗, 蘇祥偉 申請人:杭州浙大太陽電氣有限公司