高效率整流逆變一體化能量回饋變頻器的製作方法

2024-04-01 01:35:05 1

本發明涉及一種變頻器，尤其涉及降低能耗的能量回饋變頻器。

背景技術：

變頻調速技術是節能降耗、改善控制性能、提高產品產量和質量的重要途徑，已經在應用中取得了驕人的應用效果和顯著的經濟效益。但是，通用變頻器不能直接用於需要快速起、制動和頻繁正、反轉的調速系統，限制了通用變頻器的應用範圍。而通過能量回饋電路使之回饋到交流電網中，是一種最常用的解決辦法，可以提高能源的利用率，尤其是對頻繁起制動或長期帶位能性負載下放的系統，會產生顯著的節電效果。

目前國際上實現能量回饋技術普遍採用三相可控整流器構成的一體化的能量回饋電路，這種技術也存在整流效率不高或者裝置複雜、成本高、應用範圍受限等缺點。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種可以實現電動機的精密制動、提高電動機動態性能並節能降耗的能量回饋變頻器。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：一種高效率整流逆變一體化能量回饋變頻器，它包括前級電路和後級電路，所述的前級電路包括濾波器、三相可控整流器、兩兩串聯再並聯的直流母線電容、電網電壓檢測電路、直流母線電壓檢測電路、輸入電流傳感器、控制電路和三個雙向開關，所述的三個雙向開關一端分別連接到可控整流器三個橋臂的中點，另一端連接至直流母線電容的串聯點；所述的後級電路包括三相逆變器及電機；當母線電壓低於設定值時，三相可控整流器的開關管關斷，其反向二極體與所述三個雙向開關構成升壓整流器，進行功率因數校正，給後級電路供電；當母線電壓高於設定值時，所述三個雙向開關不導通，可控整流器以三相逆變器模式向電網回饋發電，進行功率因數校正。

所述的電機其調速電路基於轉子磁場定向的雙閉環控制模式。

電機調速電路包括由速度調節器、電流調節器、空間矢量脈寬調節器swpwm、逆變器及位置傳感和檢測電路構成速度環，由電流調節器、電流傳感及檢測電路構成電流環，所述的速度環為主控制器，控制電機轉速與給定轉速一致；電流環是副控制器，控制電機定子電流。

本發明變頻器將功率因數校正電路、回饋逆變發電功能集成在一個電路中，實現了整流逆變一體化，提高了功率因數、減小了硬體複雜性，降低了系統成本，提高了可靠性，而且使電路在整流模式時的效率有了較大的提高。

附圖說明

圖1為本發明高效率整流逆變一體化能量回饋器原理圖；

圖2為本發明電機調速電路矢量控制框圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的實施例對本發明作進一步描述。

如圖1，本發明中的能量回饋系統中，前級電路包括濾波器、三相可控整流器、兩兩串聯然後再並聯的直流母線電容、電網電壓檢測電路、直流母線電壓檢測電路、輸入電流傳感器、控制電路，還包括三個雙向開關。三個雙向開關的一端分別連接到可控整流器三個橋臂的中點，另一端都連至直流母線電容的串聯點；後級電路包括三相逆變器及電機。母線電壓低於設定值時，三相可控整流器的開關管都關斷，其反並二極體與三個雙向開關構成升壓整流器，進行功率因數校正，給後級電路供電；母線電壓高於設定值時，三個雙向開關不導通，可控整流器以三相逆變器模式向電網回饋發電，進行功率因數校正，保證了系統在整流狀態具有高的功率因數和低的諧波，達到綠色環保的目的。系統工作在整流狀態時，雙向開關只承受一半的母線電壓值，低額定電壓值的雙向開關的導通損耗大大降低；系統中較多的二極體參與工作，二極體的開關損耗、驅動損耗和導通損耗與相同功率等級的開關管相比得到了較大的降低。因此，系統的整流效率得到了提高。

本發明把功率因數校正電路、回饋逆變發電功能集成在一個電路中，實現了整流逆變一體化，提高了功率因數、減小了硬體複雜性，降低了系統成本，提高了可靠性，而且使電路在整流模式時的效率有了較大的提高。

圖2是基於矢量控制的電機調速電路，其具有輸出轉矩平穩、啟動性能好、調速範圍寬等優點，適用於控制性能要求較高的系統。圖中是一種基於轉子磁場定向的雙閉環控制方案，由速度調節器、電流調節器、空間矢量脈寬調節器swpwm、逆變器及位置傳感和檢測電路構成速度環，由電流調節器、電流傳感及檢測電路構成電流環，速度環是主控制器，控制電機轉速與給定轉速一致；電流環是副控制器，控制電機定子電流。

採用上述技術方案實現的本發明能量回饋變頻器，其具體技術參數可達到如下：

表一能量回饋變頻器技術參數

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。