一種變頻器的製作方法
2023-12-11 10:47:02 2
專利名稱：一種變頻器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電能控制裝置，更具體地說，涉及一種帶有軟啟動電路的變頻器。
背景技術：
眾所周知，在變頻器的整流電路中由於濾波電容的存在，使得整流橋在上電瞬間流過很大的電流，為了防止衝擊電流對整流橋的損壞，在整流橋和電容之間通常要加入一級軟啟動電路。現在的軟啟動電路實現方式有以下幾種(1)負溫度係數(NTC)電阻；(2) NTC電阻與繼電器並聯；(3)繞線電阻與繼電器並聯；(4)繞線電阻與接觸器並聯；(5)繞線電阻與晶閘管(SCR)並聯；(6)半控整流。如圖1所示在整流橋和電解電容Cl之間連接了一個NTC電阻RTl，如圖2所示在整流橋和電解電容C2之間連接有繞線電阻Rl和繼電器Kl 的並聯電路；如圖3所示在整流橋和電解電容C3之間連接有繞線電阻R2和晶閘管Ql的並聯電路。從圖1至圖3可知，現有技術中的軟啟動電路是放在整流橋和電解電容之間。現有的軟啟動電路存在一個問題，軟啟動開關元件在軟啟動過程結束後需要流過整個電源傳輸的電流，例如一款15KW的變頻器，其輸入電壓為380VAC，則流過軟啟動電路的電流在30A左右，因此軟啟動電路就需要額定電流大於30A的繼電器或其它開關元件。其弊端是，首先通過開關元件的電流大會增大開關元件的熱損耗，從而降低變頻器的效率。其次，通常大功率的開關元件都需要比較大的體積來散熱，這樣大的開關元件也會大大降低變頻器的功率密度，體積大的變頻器在安裝上會佔用電氣櫃更多的空間，增加了變頻器安裝的難度。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的變頻器整流後的直流完全通過軟啟動電路的開關元件，軟啟動電路會存在比較高的熱損耗的缺陷，提供一種變頻器，其中在軟啟動過程結束後，流過軟啟動電路開關元件的電流為母線電容的紋波電流，其有效值遠小於整流橋輸出的直流電流的有效值。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路；所述軟啟動電路與母線電容串聯，且軟啟動電路與母線電容的串聯電路並聯在所述整流電路的直流輸出端。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻並聯的開關元件，其中所述開關元件的控制端與變頻器的CPU相連。在本實用新型所述的變頻器中，所述電阻為負溫度係數電阻或繞線電阻。在本實用新型所述的變頻器中，所述開關元件為繼電器、晶閘管或接觸器。在本實用新型所述的變頻器中，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接於所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負極連接於所述整流電路的直流輸出端的負極。[0010]在本實用新型所述的變頻器中，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩壓二極體，其中，所述第一均壓電阻並聯在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接於第一電解電容和第二電解電容的節點，另一端與所述穩壓二極體的負極相連，所述穩壓二極體的正極與所述第二電解電容的負極相連，且所述穩壓二極體的負極是輔助電源電路的電源輸出端。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路包括由至少兩個負溫度係數電阻構成的負溫度係數電阻串聯電路，以及與所述負溫度係數電阻串聯電路相併聯的繼電器， 其中所述繼電器的控制端與變頻器的CPU相連。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路中的電阻為包含至少兩個電阻的電阻串聯電路。實施本實用新型的變頻器，具有以下有益效果減小了軟啟動結束後正常運行時在軟啟動開關元件上的熱損耗，減小了軟啟動開關元件的體積，進而減小了軟啟動電路在整個變頻器系統中的體積，也就是提高了變頻器的功率密度，同時節省了整個變頻器的成本，使得採用本軟啟動裝置的變頻器提高了市場競爭力。另外，本實用新型的變頻器還為開關電源控制晶片提供了一路啟動電源，其借用母線電容均壓電阻實現了輔助電源控制晶片的啟動功能。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是現有技術的變頻器中採用熱敏電阻式軟啟動電路的示意圖；圖2是現有技術的變頻器中採用繞線電阻與繼電器並聯的軟啟動電路的示意圖；圖3是現有技術的變頻器中採用繞線電阻與SCR並聯的軟啟動電路的示意圖；圖4是根據本實用新型第一實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖5是根據本實用新型第二實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖6是根據本實用新型第三實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖7是根據本實用新型第四實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖；圖8是根據本實用新型第五實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖；圖9是根據本實用新型第六實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖。
具體實施方式
雖然現有變頻器中無論是將串聯NTC電阻還是將NTC電阻並聯繼電器作為軟啟動電路，都十分有效地防止了上電瞬間衝擊電流對整流橋的衝擊，但是在軟啟動結束後正常工作時，整流橋整流後的直流完全通過軟啟動開關元件，軟啟動電路會存在比較高的熱損耗。為解決現有技術中存在的這一問題，本實用新型提出以下構思將軟啟動電路與母線電容串聯，並將軟啟動電路與母線電容的串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端，使得軟啟動過程結束後，流過軟啟動電路開關元件的電流為母線電容的紋波電流，該紋波電流的有效值遠小於整流電路輸出的直流電流的有效值。從而達到既能防止變頻器上電瞬間衝擊電流對整流橋的衝擊，又能在正常運行時使軟啟動電路有較低的熱損耗的目的，同時還能夠減小軟啟動電路的體積。如圖4所示，在本實用新型的第一實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R5以及與其並聯的繼電器K3。其中，繞線電阻R5和繼電器K3的並聯電路與母線電容C6串聯，且該串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體 D27-D32構成的整流橋。如圖5所示，在本實用新型的第二實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R6以及與其並聯的晶閘管Q20。其中，繞線電阻R6和晶閘管Q20的並聯電路與母線電容C7串聯，且該串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體D33-D38構成的整流橋。如圖6所示，在本實用新型的第三實施例中，軟啟動電路包括負溫度係數(NTC)電阻RT6以及與其並聯的繼電器K4。其中，NTC電阻RT6和繼電器K4的並聯電路與母線電容 C8串聯，且該串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體D39-D44構成的整流橋。如圖7所示，在本實用新型的第四實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻Rll以及與其並聯的繼電器K5。其中，繞線電阻R5和繼電器K3的並聯電路與母線電容串聯，且該串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體 D45-D50構成的整流橋。由於一般的電解電容最高耐壓為400V左右，為提高電路的耐壓性能，可採用兩個串聯的電解電容，則可耐壓800V。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容ClO和第二電解電容C9，其中，第一電解電容ClO的正極通過軟啟動電路連接於整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容ClO的負極與第二電解電容C9的正極相連，第二電解電容C9的負極連接於整流電路的直流輸出端的負極。另外，第一電解電容ClO和第二電解電容C9上還並聯有輔助電源電路。如圖7所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R7、第二均壓電阻R8和穩壓二極體D26。其中，第一均壓電阻R7並聯在第一電解電容ClO的兩端，第二均壓電阻R8 —端連接於第一電解電容ClO 和第二電解電容C9的節點，另一端與穩壓二極體D26的負極相連，穩壓二極體D26的正極與第二電解電容C9的負極相連，且穩壓二極體D26的負極是輔助電源電路的電源輸出端 VCC。作為選擇，繞線電阻Rll也可以由負溫度係數電阻替代。如圖8所示，在本實用新型的第五實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R12以及與其並聯的晶閘管Q39。其中，繞線電阻R12和晶閘管Q39的並聯電路與母線電容串聯，且該串聯電路並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體 D52-D57構成的整流橋。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容C12和第二電解電容Cll，其中，第一電解電容C12的正極通過軟啟動電路連接於整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容 C12的負極與第二電解電容Cll的正極相連，第二電解電容Cll的負極連接於整流電路的直流輸出端的負極。[0036]另外，第一電解電容C12和第二電解電容Cll上還並聯有輔助電源電路。如圖8 所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R9、第二均壓電阻RlO和穩壓二極體D51。其中，第一均壓電阻R9並聯在第一電解電容C12的兩端，第二均壓電阻RlO —端連接於第一電解電容C12和第二電解電容Cll的節點，另一端與穩壓二極體D51的負極相連，穩壓二極體D51 的正極與第二電解電容Cll的負極相連，且穩壓二極體D51的負極是輔助電源電路的電源輸出端VCC。該輔助電源可將電能供給變頻器的CPU、驅動、風扇、檢測及鍵盤等電路。作為選擇，繞線電阻R12也可以由負溫度係數電阻替代。如圖9所示，在本實用新型的第六實施例中，軟啟動電路包括串聯在一起的4個 NTC電阻RT2-RT5構成的串聯電阻電路，以及與該串聯電阻電路相併聯的繼電器K2。其中， 該串聯電阻電路和繼電器K2的並聯電路與母線電容串聯，且並聯在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極體D19-DM構成的整流橋。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容C4和第二電解電容C5，其中，第一電解電容C4的正極通過軟啟動電路連接於整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容C4 的負極與第二電解電容C5的正極相連，第二電解電容C5的負極連接於整流電路的直流輸出端的負極。另外，第一電解電容C4和第二電解電容C5上還並聯有輔助電源電路。如圖9所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R3、第二均壓電阻R4和穩壓二極體D25。其中，第一均壓電阻R3並聯在第一電解電容C3的兩端，第二均壓電阻R4 —端連接於第一電解電容C3和第二電解電容C4的節點，另一端與穩壓二極體D25的負極相連，穩壓二極體D25的正極與第二電解電容C4的負極相連，且穩壓二極體D25的負極是輔助電源電路的電源輸出端VCC。 該輔助電源可將電能供給變頻器的CPU、驅動、風扇、檢測及鍵盤等電路。圖9所示的變頻器的軟啟動電路的工作原理是整流二極體D19、D20、D21、D22、 D23和DM組成的整流電路對三相交流電整流後輸出直流，直流電流通過NTC電阻RT2、 RT3、RT4和RT5對母線電容(本實施例中為電解電容)C4、C5緩慢充電，當母線電容上的電壓上升到一定電壓時，串聯在母線均壓電阻R3、R4中的穩壓二極體D25進入穩壓狀態，輸出電壓VCC用於變頻器輔助電源的啟動，輔助電源開始工作；當母線電容上的電壓上升到三相交流電整流後的電壓時(經由變頻器上的母線電壓檢測電路檢測得知)，母線電容充電過程結束，CPU控制繼電器K2閉合，將NTC電阻RT2、RT3、RT4和RT5短路掉，軟啟動完成。 此時流過繼電器K2的電流為母線電容的紋波電流，此電流有效值遠小於整流橋整流後的直流有效值。現有技術中，開關電源控制晶片的啟動電源一般是從直流母線連功率電阻的模式實現的，本實用新型的變頻器借用母線電容均壓電阻實現了輔助電源控制晶片的啟動功能。因為如果一個電容上的電壓高於電容耐壓值，則將降低電容壽命。而均壓電阻R3、R4 的作用使得電解電容C4、C5上的電壓儘量平均。同時均壓電阻R3、R4還可協同穩壓二極體 D25，用於輔助電源控制晶片的啟動。圖7和圖8所示的變頻器啟動裝置的工作原理與圖9的基本相同，只是電阻的數量和/或類型不同，另外開關元件的選擇有所不同，例如採用晶閘管替代繼電器。作為選擇，開關元件還可以選用接觸器。此外，作為其他實施例，也可用2個、3個或更多個電阻串聯在一起來替代4個串聯的NTC電阻RT2-RT5。[0044]圖4至圖6所示實施例的工作原理與圖9所示實施例的原理相似，只是預設輔助電源電路部分。另外，作為選擇，圖4至圖6中的母線電容C6、C7和C8也可以分別用兩個串聯的電解電容來替代。此外，作為另一種選擇，還可以在串聯的兩個電解電容上分別並聯一個均壓電阻。本實用新型涉及變頻器的軟啟動，其中的軟啟動電路的體積和重量遠小於普通軟啟動電路。並且還可提供一路開關電源控制晶片的啟動電源。
權利要求1.一種變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路，其特徵在於，所述軟啟動電路與所述母線電容串聯，且所述軟啟動電路與所述母線電容的串聯電路並聯在所述整流電路的直流輸出端。
2.根據權利要求1所述的變頻器，其特徵在於，所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻並聯的開關元件，其中所述開關元件的控制端與所述變頻器的CPU相連。
3.根據權利要求2所述的變頻器，其特徵在於，所述電阻為負溫度係數電阻或繞線電阻。
4.根據權利要求2或3所述的變頻器，其特徵在於，所述開關元件為繼電器、晶閘管或接觸器。
5.根據權利要求1所述的變頻器，其特徵在於，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接於所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負極連接於所述整流電路的直流輸出端的負極。
6.根據權利要求5所述的變頻器，其特徵在於，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩壓二極體，其中，所述第一均壓電阻並聯在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接於所述第一電解電容和所述第二電解電容的節點，另一端與所述穩壓二極體的負極相連，所述穩壓二極體的正極與所述第二電解電容的負極相連，且所述穩壓二極體的負極是所述輔助電源電路的電源輸出端。
7.根據權利要求6所述的變頻器，其特徵在於，所述軟啟動電路包括由至少兩個負溫度係數電阻構成的負溫度係數電阻串聯電路，以及與所述負溫度係數電阻串聯電路相併聯的繼電器，其中所述繼電器的控制端與變頻器的CPU相連。
8.根據權利要求4所述的變頻器，其特徵在於，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接於所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負極連接於所述整流電路的直流輸出端的負極。
9.根據權利要求8所述的變頻器，其特徵在於，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩壓二極體，其中，所述第一均壓電阻並聯在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接於所述第一電解電容和所述第二電解電容的節點，另一端與所述穩壓二極體的負極相連，所述穩壓二極體的正極與所述第二電解電容的負極相連，且所述穩壓二極體的負極是所述輔助電源電路的電源輸出端。
10.根據權利要求9所述的變頻器，其特徵在於，所述軟啟動電路中的電阻為包含至少兩個電阻的電阻串聯電路。
專利摘要本實用新型涉及變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路，所述軟啟動電路與母線電容串聯，且軟啟動電路與母線電容的串聯電路並聯在所述整流電路的直流輸出端。所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻並聯的開關元件，其中所述開關元件的控制端與變頻器的CPU相連。所述電阻為負溫度係數電阻或繞線電阻。所述開關元件為繼電器、晶閘管或接觸器。實施本實用新型具有以下有益效果減小了軟啟動結束後正常運行時在軟啟動開關元件上的熱損耗，減小了軟啟動開關元件的體積，進而減小了軟啟動電路在整個變頻器系統中的體積，也就是提高了變頻器的功率密度，同時節省了整個變頻器的成本，使得採用本軟啟動裝置的變頻器提高了市場競爭力。
文檔編號H02M1/36GK201994841SQ201120075248
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者付旺保, 夏泉波, 張鳳準, 秦志 申請人:深圳市禾望電氣有限公司