专利名称：能将电能回馈给电网的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理当变频器所驱动的设备需要快速制动或位能性负载下放时发出的电能并将这部分电能回馈给电网的装置。
背景技术：
当电动机减速或者所传动的位能负载下放时，此时电机转速大于变频器输出同步转速时，传动系统中所储存的机械能经异步电动机转换为电能，此时电机处于发电状态，变频器逆变器的六个回馈二极管将这种电能回馈到直流侧，导致变频器直流母线电压升高而无法正常工作。所以要使变频器直流母线电压保持在正常工作范围内，必须对这些能量进行处理；现有技术的一般处理是接大功率制动电阻将其消耗掉，即能耗制动。但这种方式造成能源浪费，并产生大量热量，给环境带来污染。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种能将电能回馈给电网的装置，旨在解决上述的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括异步电动机，变频器；所述的变频器三个输入端与电网相连，其三个输出端与异步电动机相连；还包括变频器的直流母线经电解电容E1滤波后与三相IGBT逆变桥相连，IGBT逆变桥的第一输出接第一电感后与接触器的上面第一个主触点相连，第二输出接第二电感后与接触器中间第二个主触点相连，第三输出接第三电感后与接触器下面第三个主触点相连；所述的接触器的第一输出端输出到变频器的第一输入端，第二输出端输出到变频器的第二输入端，第三输出端输出到变频器的第三输入端；在第一输出端和第二输出端并联第一电容，在第二输出端和第三输出端并联第二电容，在第一输出端和第三输出端并联第三电容；所述的接触器还与一个控制接触器通断的过热过流欠压保护单元连接；还包括一个SPWM控制驱动单元(正弦波脉宽调制)；所述的第一电感、第二电感、第三电感上的电流采样信号和直流母线采样电压信号分别与SPWM控制驱动单元的输入端相连，SPWM控制驱动单元的输入端还分别与经电解电容的直流母线电压信号相连，SPWM控制驱动单元输出端与IGBT逆变桥的六个驱动信号相连；与现有技术相比，本发明的有益效果是能将97％的再生电能回馈给电网，不但大大节约了电能，而且还非常环保消除了电阻制动产生的大量热量；谐波含量极少，功率因数高，且内置滤波器，对电网基本无污染。
图1是本发明的线路框图；图2是图1中SPWM具体线路图；具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述由图1、图2可见本发明包括异步电动机1，变频器2；所述的变频器2三个输入端与电网相连，其三个输出端与异步电动机1相连；还包括变频器2的直流母线经电解电容E1滤波后与三相IGBT逆变桥3相连，IGBT逆变桥3的第一输出U1接第一电感L1后与接触器KM1的上面第一个主触点相连，第二输出V1接第二电感L2后与接触器KM1中间第二个主触点相连，第三输出W1接第三电感L3后与接触器KM1下面第三个主触点相连；所述的接触器KM1的第一输出端A输出到变频器的第一输入端R，第二输出端B输出到变频器的第二输入端S，第三输出端C输出到变频器的第三输入端T；在第一输出端A和第二输出端B并联第一电容C1，在第二输出端B和第三输出端C并联第二电容C2，在第一输出端A和第三输出端C并联第三电容C3；所述的接触器KM1还与一个控制接触器KM1通断的过热过流欠压保护单元5连接；还包括一个SPWM控制驱动单元4；所述的第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3上的电流采样信号和直流母线采样电压信号分别与SPWM控制驱动单元4的输入端相连，SPWM控制驱动单元4的输入端还分别与经电解电容E1的直流母线电压信号相连，SPWM控制驱动单元4输出端与IGBT逆变桥3的六个驱动信号相连；所述的SPWM控制驱动单元包括A相电压信号经第一整流器41与第一电阻R21相连，第一电阻R21再经第二电阻R22与第一运放51的正极相连，第一运放51的正极和输出间用第三电阻R23连接，第一运放51的正极和地间用第一电容C21连接，第一运放51的输出与极性鉴别器8相连，A相电压信号还与极性鉴别器8相连，A相电流信号经第二整流器42与第一运放51的负极相连，直流母线电压信号与PWM芯片电路(脉宽调制)7相连，PWM芯片电路的输出与第一反相器6的输入端相连，第一反相器6的输出端与第一电阻R21和第二电阻R22的节点相连；所述的B相电压信号和C相电压信号与A相电压信号的连接相同；所述的的B相电流信号和C相电流信号与A相电流信号连接相同；所述的极性鉴别器8的六组输出分别经光藕9的隔离后作为IGBT逆变桥3的驱动信号G1、G2、G3、G4、G5、G6。
本发明的主要性能是1.回馈电流为正弦波，且自动跟踪电网电压的相位，功率因数＞0.95。
2.能根据再生电能的多少，而自动调整最佳制动转矩。
采用SPWM整流器，即斩控式整流器，使其工作在有源逆变状态。具体过程是以十几KHz的频率对相电压检测信号进行给电容充放电，从而产生了在50Hz正弦波上叠加十几KHz三角波的波形，用这个波形作为参考信号与实际相电流检测信号相比较，其偏差经过具有滞环特性的高增益放大器，控制逆变器该相上下两个桥臂IGBT的通或断，迫使实际电流不断跟踪给定参考信号的波形从而实现了回馈电流为正弦波，且自动跟踪电网电压的相位。在这里采用单极式，在电压正半周时，只控制上桥臂的通断；而在电压负半周时，只控制下桥臂的通断。
在本发明中的过热过流欠压保护单元5包括由比较器、运放、传感器等元件组成的保护电路，是现有技术中常用的保护单元。
采用一个PWM芯片(可以用美国UNITRODE公司的UC3843双列8脚芯片)产生具有一定占空比、频率为十几KHz、三相共用的开关信号。根据直流母线的电压值来调节PWM芯片输出开关信号的占空比当电压值较高时，增大占空比，也就是增大给电容的充电时间，减少给电容的放电时间，使正弦波的有效值增加，那么实际回馈电流有效值也会增加，从而实现了增大制动转矩；当电压值较低度时，减小占空比，也就是减小给电容的充电时间，增大给电容的放电时间，使正弦波的有效值减小，那么实际回馈电流有效值也会减小，从而实现了减小制动转矩。
权利要求
1.一种能将电能回馈给电网的装置，包括异步电动机(1)，变频器(2)；所述的变频器(2)三个输入端与电网相连，其三个输出端与异步电动机(1)相连；其特征在于还包括变频器(2)的直流母线经电解电容(E1)滤波后与三相IGBT逆变桥(3)相连，IGBT逆变桥(3)的第一输出(U1)接第一电感(L1)后与接触器(KM1)的上面第一个主触点相连，第二输出(V1)接第二电感(L2)后与接触器(KM1)中间第二个主触点相连，第三输出(W1)接第三电感(L3)后与接触器(KM1)下面第三个主触点相连；所述的接触器(KM1)的第一输出端(A)输出到变频器的第一输入端(R)，第二输出端(B)输出到变频器的第二输入端(S)，第三输出端(C)输出到变频器的第三输入端(T)；在第一输出端(A)和第二输出端(B)并联第一电容(C1)，在第二输出端(B)和第三输出端(C)并联第二电容(C2)，在第一输出端(A)和第三输出端(C)并联第三电容(C3)；所述的接触器(KM1)还与一个控制接触器(KM1)通断的过热过流欠压保护单元(5)连接；还包括一个SPWM控制驱动单元(4)；所述的第一电感(L1)、第二电感(L2、)第三电感(L3)上的电流采样信号和直流母线采样电压信号分别与SPWM控制驱动单元(4)的输入端相连，SPWM控制驱动单元(4)的输入端还分别与经电解电容(E1)的直流母线电压信号相连，SPWM控制驱动单元(4)输出端与IGBT逆变桥(3)的六个驱动信号相连。
2.根据权利要求1所述的能将电能回馈给电网的装置，其特征在于所述的SPWM控制驱动单元(4)包括A相电压信号经第一整流器(41)与第一电阻(R21)相连，第一电阻(R21)再经第二电阻(R22)与第一运放(51)的正极相连，第一运放(51)的正极和输出间用第三电阻(R23)连接，第一运放(51)的正极和地间用第一电容(C21)连接，第一运放(51)的输出与极性鉴别器(8)相连，A相电压信号还与极性鉴别器(8)相连，A相电流信号经第二整流器(42)与第一运放(51)的负极相连，直流母线电压信号与PWM芯片电路(7)相连，PWM芯片电路的输出与第一反相器(6)的输入端相连，第一反相器(6)的输出端与第一电阻(R21)和第二电阻(R22)的节点相连；所述的B相电压信号和C相电压信号与A相电压信号的连接相同；所述的的B相电流信号和C相电流信号与A相电流信号连接相同；所述的极性鉴别器(8)的六组输出分别经光藕(9)的隔离后作为IGBT逆变桥(3)的驱动信号(G1)、(G2)、(G3)、(G4)、(G5)、(G6)。
全文摘要
本发明涉及一种能将电能回馈给电网的装置，包括异步电动机(1)，变频器(2)；所述的变频器(2)三个输入端与电网相连，其三个输出端与异步电动机(1)相连；还包括SPWM控制驱动单元(4)；第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)上的电流采样信号和直流母线采样电压信号分别与SPWM控制驱动单元(4)的输入端相连，SPWM控制驱动单元(4)的输入端还分别与经电解电容(E1)的直流母线电压信号相连，SPWM控制驱动单元(4)输出端与IGBT逆变桥(3)的六个驱动信号相连；能将97％的再生电能回馈给电网，不但大大节约了电能，而且还非常环保；消除了电阻制动产生的大量热量；谐波含量少，功率因数高，且内置滤波器，对电网基本无污染。
文档编号H02P3/18GK1929287SQ200510029449
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月7日 优先权日2005年9月7日
发明者纪正达, 钱匡, 胡新宇 申请人:上海神源电气有限公司