應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源的製作方法
2023-12-11 14:13:07
專利名稱：應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及變頻電源領域，尤其涉及一種應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源。
背景技術：
變頻電源是用來將交流電變成所需頻率的正弦波電源。如
圖1所示，現有的三相變頻電源採用三相全橋逆變技術，三相全橋逆變電路1輸出首先通過LC濾波後，再由隔離變壓器2升壓至設計要求的電源範圍。這種電源的濾波電感採用勵磁線纜繞制，高頻過流能力強，由於繞制固定等原因，當通過高頻電壓時容易造成磁振，發出高頻噪聲，並且勵磁線纜的價格高出普通線纜的數倍，導致生產成本較高。另外，現有的三相變頻電源帶負載能力不足，相關技術指標相對較差，如失真度、瞬態特性等，導致客戶投訴較多。
發明內容針對上述問題，本實用新型借鑑單相變頻電源的設計方案，將三相帶漏感變壓器應用到三相變頻電源中，利用變壓器的漏感與電容構成濾波電路進行濾波，節省了濾波電感的安裝位置和成本損耗。本實用新型所述的應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級漏感與電容組成濾波電路。本實用新型用新型三相帶漏感變壓器代替原來的隔離變壓器，並利用變壓器的漏感與次級線圈的電容形成濾波電路，原理簡單，生產操作簡潔快速，效率大幅提高，減少了濾波電感，通過線包緊固、整體真空浸漆等工藝消除了高頻噪聲，還可將原來的高壓電容更換為常規的低壓電容，降低了成本。所述的三相帶漏感變壓器初級為三角形接法，次級為星形接法，利用次級的漏感與外部的電容組成濾波電路。為降低輸出電壓的失真度，本實用新型在只有電壓有效值反饋的基礎上引入了瞬時電壓反饋控制，並針對該三相變頻電源的特點，設計了適合三相全橋的反饋控制電路，以保證變頻電源的性能指標得到較大改善。具體的，是在三相帶漏感變壓器次級輸出端和三相全橋逆變電路輸入端之間設有瞬時電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。上述所述的瞬時電壓反饋電路包括瞬時反饋電壓採樣電路和負反饋調節電路，其中瞬時反饋電壓採樣電路由分別與三相帶漏感變壓器輸出端連接的初級呈三角形接法的三隻電壓互感器、與電壓互感器次級連接的三個運放U4和相應的電阻組成，負反饋調節電路由運放U5、分別與其反向輸入端和正向輸入端連接的電阻和電容及在輸出端與反向輸入端之間由電阻和電容並聯的反饋電路組成，運放U5的反向輸入端輸入由運放U4形成的反饋電壓VBACK和給定正弦波VSIN，運放U5輸出正弦調製波M0DSIN。本實用新型涉及的瞬時電壓反饋電路與常規反饋電路不同，由於三相變壓器初級三角形接法，次級是星形接法，經過△ /Y轉換，初、次級電壓相位產生30度相位差，輸出電壓直接反饋後，與給定電壓相位不一致，因此增加了由三隻電壓互感器組成的三相全橋瞬時反饋轉換電路，三隻電壓互感器初級首尾相接，呈三角形接法，經其轉換，電壓互感器次級輸出電壓相位就可以與給定電壓相位相反，從而實現電壓瞬時反饋控制的目的。上述所述的電壓有效值反饋電路包括電壓採樣電路、有效值轉換電路和負反饋調節電路，其中電壓採樣電路包括初級與三相帶漏感變壓器輸出端連接的電壓互感器、運放 Ul及電阻，有效值轉換電路包括由運放U2、U3及外圍電阻、二極體組成的精密整流電路和由電阻、電容組成的雙T濾波電路，負反饋調節電路包括由運放U6及外圍電阻、電容組成的有效值調節電路和與運放U6輸入端連接的由電阻R24、電容C9組成的電壓緩升電路， 負反饋調節電路輸入信號為前級形成的有效值VRMSA和給定值DACA，輸出為調節參考值 DACREF0本實用新型將三相帶漏感變壓器應用到三相變頻電源中，利用變壓器的次級漏感與電容組成濾波電路，安裝簡單方便，生產成本低，有效消除了高頻噪聲。本實用新型還通過增加瞬時電壓反饋電路，降低了輸出電壓失真度，改善了變頻電源的性能指標。
以下結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述圖1是現有三相變頻電源逆變輸出主電路拓撲結構圖；圖2是本實用新型所述三相變頻電源逆變輸出主電路拓撲結構圖；圖3是三相全橋瞬時反饋轉換電路連接結構圖；圖4是A相有效值反饋轉換電路連接結構圖；圖5是去掉瞬時反饋轉換電路後的A相瞬時電壓反饋電路圖；圖6是去掉有效值反饋轉換電路後的A相電壓有效值反饋電路圖；圖中，1、三相全橋逆變電路，2、隔離變壓器，3、三相帶漏感變壓器。
具體實施方式
一種應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源包括三相全橋逆變電路1和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器3及與其次級輸出端連接的三個聚丙烯電容，三相帶漏感變壓器3初級為三角形接法，次級為星形接法，三相全橋逆變電路1的輸出端與三相帶漏感變壓器3的輸入端連接，三相帶漏感變壓器3的次級漏感Ls 與電容C組成濾波電路。三相帶漏感變壓器3次級輸出端和三相全橋逆變電路1輸入端之間設有瞬時電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。所述瞬時電壓反饋電路包括瞬時反饋電壓採樣電路和負反饋調節電路，由三隻初級呈三角形接法的電壓互感器VA1、VB1、VC1組成三相全橋瞬時反饋轉換電路，電壓互感器初級分別接到三相帶漏感變壓器輸出端0UTA_1、0UTB_1、0UTC_1，次級輸出，以A相為例，連接到UAS1、UAS2端，與運放U4及電阻R14、R15、R17、R26組成瞬時反饋電壓採樣電路，該電路輸出反饋電壓VBACK，經電阻R19和電容C7輸入運放U5反向輸入端，給定正弦波VSIN 經電阻R27和電容ClO同時輸入運放U5反向輸入端，經由運放TO、連接運放U5輸出端和反向輸入端的相併聯的電阻R20、電容C8以及接地電阻R28、電容Cll和輸出電阻R22組成的負反饋調節電路，形成最終的正弦調製波M0DSIN。改變電路增益，將改變輸出波形跟隨給定波形的調節速度，因此要提高電源輸出品質，提高失真度指標，需要加大電阻R20的阻值，通過試驗驗證確定合適的阻值。所述電壓有效值反饋電路包括電壓採樣電路、有效值轉換電路和負反饋調節電路，以A相為例，首先有初級與三相帶漏感變壓器次級輸出端0UTA_1、0UTN_1連接的電壓互感器VA2組成的A相有效值反饋轉換電路，次級輸出連接至UAR1、UAR2端，作為有效值採樣的輸入信號，電壓互感器VA2與運放U1、電阻R1、R2、R3、R16組成電壓採樣電路。有效值轉換電路可分解為精密整流電路和雙T濾波電路，精密整流電路由運放U2、U3及外圍電阻R4、 R5、R6、R7、R8、R9、R16及二極體D1、D2組成；雙T濾波電路由電阻RIO、Rll、R21、R23及電容Cl、C2、C3、C4組成，該電路屬於帶阻濾波器，因此需要根據輸出頻率段合理設計電阻電容的大小。經整流和濾波後該電路形成有效值VRMSA，與給定值DACA共同輸入由運放U6、 電阻1 12、1 13、1 24、1 25、電容05丄6丄9及二極體D3、D4組成的負反饋調節電路中，並由其輸出調節參考值DACREF，其中電阻R24、電容C9組成電壓緩升電路，控制啟動電壓的緩升時間，電阻R12、R13、R25和電容C5、C6組成有效值調節電路，調整電容C5、C6容值能夠改變輸出電壓幅值跟隨給定幅值的調節速度，因此要提高電源輸出品質，提高瞬態特性，需要減小電容C5、C6的容值，，通過試驗驗證確定合適的容值。通過上述改進，實際測試結果表明，電壓失真度指標由3%提高到1%，瞬態特性由40ms提高到20ms，改進效果顯著，電源輸出品質改善後，帶載非線性負載的能力也可以得到較大提高。
權利要求1.一種應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，其特徵在於所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級漏感與電容組成濾波電路。
2.根據權利要求1所述的應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特徵在於所述三相帶漏感變壓器初級為三角形接法，次級為星形接法。
3.根據權利要求1或2所述的應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特徵在於 三相帶漏感變壓器次級輸出端和三相全橋逆變電路輸入端之間設有瞬時電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。
4.根據權利要求3所述的應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特徵在於所述瞬時電壓反饋電路包括瞬時反饋電壓採樣電路和負反饋調節電路，其中瞬時反饋電壓採樣電路由分別與三相帶漏感變壓器輸出端連接的初級呈三角形接法的三隻電壓互感器、與電壓互感器次級連接的三個運放U4和相應的電阻組成，負反饋調節電路由運放TO、分別與其反向輸入端和正向輸入端連接的電阻和電容及在輸出端與反向輸入端之間由電阻和電容並聯的反饋電路組成，運放U5的反向輸入端輸入由運放U4形成的反饋電壓VBACK和給定正弦波VSIN，運放U5輸出正弦調製波M0DSIN。
5.根據權利要求3所述的應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特徵在於所述電壓有效值反饋電路包括電壓採樣電路、有效值轉換電路和負反饋調節電路，其中電壓採樣電路包括初級與三相帶漏感變壓器輸出端連接的電壓互感器、運放Ul及電阻，有效值轉換電路包括由運放U2、U3及外圍電阻、二極體組成的精密整流電路和由電阻、電容組成的雙T濾波電路，負反饋調節電路包括由運放U6及外圍電阻、電容組成的有效值調節電路和與運放U6輸入端連接的由電阻R24、電容C9組成的電壓緩升電路，負反饋調節電路輸入信號為前級形成的有效值VRMSA和給定值DACA，輸出為調節參考值DACREF。
專利摘要本實用新型涉及變頻電源領域，尤其涉及一種應用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源。該三相變頻電源包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級漏感與電容組成濾波電路。本實用新型將三相帶漏感變壓器應用到三相變頻電源中，利用變壓器的次級漏感與電容組成濾波電路，安裝簡單方便，生產成本低，有效消除了高頻噪聲。本實用新型還通過增加瞬時電壓反饋電路，降低了輸出電壓失真度，改善了變頻電源的性能指標。
文檔編號H02M7/5387GK202309558SQ201120389390
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者劉慶濤, 史繼虎, 龐清奎 申請人:山東艾諾儀器有限公司