T源型变频调速系统的制作方法

文档序号:7466567阅读:333来源:国知局
专利名称:T源型变频调速系统的制作方法
技术领域
本发明涉及一种T源型变频调速系统,属于电能变换领域,用于实现将较低的直流电压转化为较高的稳定的直流电压并驱动交流电机运行。
背景技术
交流电机作为将电能转化为机械能的装置,在日常生活和工业生产中获得了广泛的应用。当今社会,随着可再生能源发电技术以及其他分布式发电技术的发展,供电形式呈现多样性的特点。交流电机及其调速系统的供电形式也不仅仅局限于只由公共大电网供电,还需要适应低电压、大波动特性的电源为其供电,例如,在无公共大电网的偏远地区,可以采用光伏电池作为交流电机调速系统的供电电源,但是由于光伏电池输出的电能形式对环境变化更加敏感,波动较大,而且通常电压较低,难以直接为电机系统供电,为此需要结合相应的电能变换技术来获得满足供电要求的电能形式。在目前的解决方案中,一种方案是采用直流-直流-交流的两级式结构,利用直流-直流变换实现直流电压的升压和稳压控制,以使直流电压符合交流电机的供电电压要求,而利用直流-交流变换结合电机控制算法实现交流电机的调速运行。这种结构中直流侧增加的开关变换器造成系统损耗增加,效率和可靠性均有所下降。

发明内容
本发明的目的在于提供一种T源型变频调速系统,以实现用较低的波动的直流电源驱动较高额定电压的交流电机,并解决现有方案的效率低、结构复杂、成本较高等问题。一种T源型变频调速系统,其组成包括直流正极输入端的二极管(I ),变压器(2),滤波电容(3),逆变器(4),速度传感器(5),电平转换电路(6),交流电流检测电路(7),偏置电路(8),直流电压检测电路(9),低通滤波电路(10),主控制器(11)以及隔离驱动电路
(12);
所述的二极管(I)的正极与外部直流电源的正极输出端相连,作为所述的T源型交流逆变电源的正极输入端,二极管(I)的负极与变压器(2)的输入端相连,变压器(2)的第一输出端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,变压器(2)的第二输出端与滤波电容(3)的一端相连,滤波电容(3)的另一端与逆变器(4)的直流负极输入端以及外部直流电源的负极输出端相连,逆变器的输出端与交流电机负载相连;速度传感器(5)的旋转轴与电机轴端相连,速度传感器(5)的信号输出端与电平转换电路(6)的一端相连,电平转换电路(6)的另一端与主控制器(11)的第一输入端相连;交流电流检测电路(7)的输入端与逆变器(4)的输出端相连,用于检测交流输出电流,交流电流检测电路(7)的输出端与偏置电路(8)的输入端相连,将采集到的交流输出电压信号提高到始终大于零,偏置电路(8)的输出端与主控制器(11)的第二输入端相连;直流电压检测电路(9)的第一输入端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,直流电压检测电路(9)的第二输入端与逆变器(4)的直流负极输入端相连,用于检测逆变器(4)的直流输入电压,直流电压检测电路(9)的输出端与低通滤波电路(10)的输入端相连,滤除逆变器的直流输入电压的高频脉冲,获得逆变器的直流输入电压中的直流分量,低通滤波电路(10)的输出端与主控制器(11)的第三输入端相连,主控制器
(11)的输出端与隔离驱动电路(12)的输入端相连,隔离驱动电路(12)的输出端与逆变器(4)的信号输入端相连,用于驱动逆变器(4)的各个功率器件工作;
所述的变压器(2)包括绕组Wl和绕组W2,所述的绕组Wl和绕组W2缠绕在同一·个闭合的磁环上,绕组Wl和绕组W2的同名端相连作为所述变压器(2)的输入端,绕组Wl的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端,绕组W2的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端。本发明所具有的优点现有方案中多采用直流-直流-交流的电能变换形式,采用了较多的功率开关器件,本发明通过在逆变器的基础上直流侧加入变压器,并结合电机驱动控制算法,只采用直流-交流的逆变器和更少的储能元件同时实现了直流电压的升压、稳压控制以及对交流电机转速的驱动控制,因此具有结构紧凑以及效率高、可靠性高等优点。


图I是本发明的原理 图2是本发明的直通状态的原理图,图3是本发明的非直通状态的原理 图4是本发明的产生直通状态的正弦波脉宽调制算法的原理图。
具体实施例方式
(0009)具体实施方式
一下面结合图I至图4具体说明本实施方式。图I为T源型变频调速系统的原理图,其组成包括直流正极输入端的二极管(1),变压器(2),滤波电容(3),逆变器(4 ),速度传感器(5 ),电平转换电路(6 ),交流电流检测电路(7 ),偏置电路(8 ),直流电压检测电路(9),低通滤波电路(10),主控制器(11)以及隔离驱动电路(12);
所述的二极管(I)的正极与外部直流电源的正极输出端相连,作为所述的T源型交流逆变电源的正极输入端,二极管(I)的负极与变压器(2)的输入端相连,变压器(2)的第一输出端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,变压器(2)的第二输出端与滤波电容(3)的一端相连,滤波电容(3)的另一端与逆变器(4)的直流负极输入端以及外部直流电源的负极输出端相连,逆变器的输出端与交流电机负载相连;速度传感器(5)的旋转轴与电机轴端相连,速度传感器(5)的信号输出端与电平转换电路(6)的一端相连,电平转换电路(6)的另一端与主控制器(11)的第一输入端相连;交流电流检测电路(7)的输入端与逆变器(4)的输出端相连,用于检测交流输出电流,交流电流检测电路(7)的输出端与偏置电路(8)的输入端相连,将采集到的交流输出电压信号提高到始终大于零,偏置电路(8)的输出端与主控制器(11)的第二输入端相连;直流电压检测电路(9)的第一输入端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,直流电压检测电路(9)的第二输入端与逆变器(4)的直流负极输入端相连,用于检测逆变器(4)的直流输入电压,直流电压检测电路(9)的输出端与低通滤波电路
(10)的输入端相连,滤除逆变器的直流输入电压的高频脉冲,获得逆变器的直流输入电压中的直流分量,低通滤波电路(10)的输出端与主控制器(11)的第三输入端相连,主控制器
(11)的输出端与隔离驱动电路(12)的输入端相连,隔离驱动电路(12)的输出端与逆变器(4)的信号输入端相连,用于驱动逆变器(4)的各个功率器件工作;
所述的变压器(2)包括绕组Wl和绕组W2,所述的绕组Wl和绕组W2缠绕在同一个闭合的磁环上,绕组Wl和绕组W2的同名端相连作为所述变压器(2)的输入端,绕组Wl的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端,绕组W2的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端。所述的逆变器由三个桥臂组成,每个桥臂由两个功率开关器件串联组成。本发明的基本原理是在直流侧加入直流变压器和滤波电容,通过逆变器的同一桥臂的两个开关管同时导通,产生直通状态,进而使能量存储在直流变压器中,而在非直通状态释放出去,进而实现直流电压的升压。下面分析其直流电压和直流供电电源之间的关系,即直流升压比。各个公式中变量的物理含义为,* 为变压器(2)的绕组Wl两端电压,为变压器(2)的绕组W2两端电压,
权利要求
1.一种T源型变频调速系统,其特征在于,其组成包括直流正极输入端的二极管(I), 变压器(2),滤波电容(3),逆变器(4),速度传感器(5),电平转换电路(6),交流电流检测电路(7),偏置电路(8),直流电压检测电路(9),低通滤波电路(10),主控制器(11)以及隔离驱动电路(12);所述的二极管(I)的正极与外部直流电源的正极输出端相连,作为所述的T源型交流逆变电源的正极输入端,二极管(I)的负极与变压器(2)的输入端相连,变压器(2)的第一输出端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,变压器(2)的第二输出端与滤波电容(3)的一端相连,滤波电容(3)的另一端与逆变器(4)的直流负极输入端以及外部直流电源的负极输出端相连,逆变器的输出端与交流电机负载相连;速度传感器(5)的旋转轴与电机轴端相连,速度传感器(5)的信号输出端与电平转换电路(6)的一端相连,电平转换电路(6)的另一端与主控制器(11)的第一输入端相连;交流电流检测电路(7)的输入端与逆变器(4) 的输出端相连,用于检测交流输出电流,交流电流检测电路(7)的输出端与偏置电路(8)的输入端相连,将采集到的交流输出电压信号提高到始终大于零,偏置电路(8)的输出端与主控制器(11)的第二输入端相连;直流电压检测电路(9)的第一输入端与逆变器(4)的直流正极输入端相连,直流电压检测电路(9)的第二输入端与逆变器(4)的直流负极输入端相连,用于检测逆变器(4)的直流输入电压,直流电压检测电路(9)的输出端与低通滤波电路(10)的输入端相连,滤除逆变器的直流输入电压的高频脉冲,获得逆变器的直流输入电压中的直流分量,低通滤波电路(10)的输出端与主控制器(11)的第三输入端相连,主控制器(11)的输出端与隔离驱动电路(12)的输入端相连,隔离驱动电路(12)的输出端与逆变器(4)的信号输入端相连,用于驱动逆变器(4)的各个功率器件工作。
2.根据权利要求I所述的T源型变频调速系统,其特征在于,所述的变压器(2)包括绕组Wl和绕组W2,所述的绕组Wl和绕组W2缠绕在同一个闭合的磁环上,绕组Wl和绕组W2 的同名端相连作为所述变压器(2)的输入端,绕组Wl的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端,绕组W2的另一端作为所述变压器(2)的第一输出端。
全文摘要
本发明涉及一种T源型变频调速系统,属于电能变换领域。其组成包括直流侧的直流正极输入端的二极管,变压器,滤波电容,以及输出侧的逆变器,用于直流电压的变换和直流到交流的变换,还包括交流电流检测电路,偏置电路,速度传感器,电平转换电路,直流电压检测电路,低通滤波电路,主控制器以及隔离驱动电路,用于实现直流电压和电机转速的控制。本发明通过在直流侧加入二极管、变压器和滤波电容,利用逆变器产生直通状态进而实现直流电压的升压和稳压控制,并结合电机控制算法实现用较低直流电压驱动较高额定电压的交流电机运行。本发明采用一级电路结构和更少的储能元件同时实现了直流电压的升压、稳压控制以及交流电机的运行控制,具有结构紧凑、直流电压利用率高以及可靠性高等优点。
文档编号H02P27/08GK102931910SQ20121038495
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者李宣南, 朴顺善, 刘维良 申请人:哈尔滨东方报警设备开发有限公司
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