高效率整流逆变一体化能量回馈变频器的制作方法

本发明涉及一种变频器，尤其涉及降低能耗的能量回馈变频器。

背景技术：

变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径，已经在应用中取得了骄人的应用效果和显著的经济效益。但是，通用变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，限制了通用变频器的应用范围。而通过能量回馈电路使之回馈到交流电网中，是一种最常用的解决办法，可以提高能源的利用率，尤其是对频繁起制动或长期带位能性负载下放的系统，会产生显著的节电效果。

目前国际上实现能量回馈技术普遍采用三相可控整流器构成的一体化的能量回馈电路，这种技术也存在整流效率不高或者装置复杂、成本高、应用范围受限等缺点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种可以实现电动机的精密制动、提高电动机动态性能并节能降耗的能量回馈变频器。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种高效率整流逆变一体化能量回馈变频器，它包括前级电路和后级电路，所述的前级电路包括滤波器、三相可控整流器、两两串联再并联的直流母线电容、电网电压检测电路、直流母线电压检测电路、输入电流传感器、控制电路和三个双向开关，所述的三个双向开关一端分别连接到可控整流器三个桥臂的中点，另一端连接至直流母线电容的串联点；所述的后级电路包括三相逆变器及电机；当母线电压低于设定值时，三相可控整流器的开关管关断，其反向二极管与所述三个双向开关构成升压整流器，进行功率因数校正，给后级电路供电；当母线电压高于设定值时，所述三个双向开关不导通，可控整流器以三相逆变器模式向电网回馈发电，进行功率因数校正。

所述的电机其调速电路基于转子磁场定向的双闭环控制模式。

电机调速电路包括由速度调节器、电流调节器、空间矢量脉宽调节器swpwm、逆变器及位置传感和检测电路构成速度环，由电流调节器、电流传感及检测电路构成电流环，所述的速度环为主控制器，控制电机转速与给定转速一致；电流环是副控制器，控制电机定子电流。

本发明变频器将功率因数校正电路、回馈逆变发电功能集成在一个电路中，实现了整流逆变一体化，提高了功率因数、减小了硬件复杂性，降低了系统成本，提高了可靠性，而且使电路在整流模式时的效率有了较大的提高。

附图说明

图1为本发明高效率整流逆变一体化能量回馈器原理图；

图2为本发明电机调速电路矢量控制框图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

如图1，本发明中的能量回馈系统中，前级电路包括滤波器、三相可控整流器、两两串联然后再并联的直流母线电容、电网电压检测电路、直流母线电压检测电路、输入电流传感器、控制电路，还包括三个双向开关。三个双向开关的一端分别连接到可控整流器三个桥臂的中点，另一端都连至直流母线电容的串联点；后级电路包括三相逆变器及电机。母线电压低于设定值时，三相可控整流器的开关管都关断，其反并二极管与三个双向开关构成升压整流器，进行功率因数校正，给后级电路供电；母线电压高于设定值时，三个双向开关不导通，可控整流器以三相逆变器模式向电网回馈发电，进行功率因数校正，保证了系统在整流状态具有高的功率因数和低的谐波，达到绿色环保的目的。系统工作在整流状态时，双向开关只承受一半的母线电压值，低额定电压值的双向开关的导通损耗大大降低；系统中较多的二极管参与工作，二极管的开关损耗、驱动损耗和导通损耗与相同功率等级的开关管相比得到了较大的降低。因此，系统的整流效率得到了提高。

本发明把功率因数校正电路、回馈逆变发电功能集成在一个电路中，实现了整流逆变一体化，提高了功率因数、减小了硬件复杂性，降低了系统成本，提高了可靠性，而且使电路在整流模式时的效率有了较大的提高。

图2是基于矢量控制的电机调速电路，其具有输出转矩平稳、启动性能好、调速范围宽等优点，适用于控制性能要求较高的系统。图中是一种基于转子磁场定向的双闭环控制方案，由速度调节器、电流调节器、空间矢量脉宽调节器swpwm、逆变器及位置传感和检测电路构成速度环，由电流调节器、电流传感及检测电路构成电流环，速度环是主控制器，控制电机转速与给定转速一致；电流环是副控制器，控制电机定子电流。

采用上述技术方案实现的本发明能量回馈变频器，其具体技术参数可达到如下：

表一能量回馈变频器技术参数

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高效率整流逆变一体化能量回馈变频器，它包括前级电路和后级电路，所述的前级电路包括滤波器、三相可控整流器、两两串联再并联的直流母线电容、电网电压检测电路、直流母线电压检测电路、输入电流传感器、控制电路和三个双向开关，所述的三个双向开关一端分别连接到可控整流器三个桥臂的中点，另一端连接至直流母线电容的串联点；所述的后级电路包括三相逆变器及电机；本发明变频器将功率因数校正电路、回馈逆变发电功能集成在一个电路中，实现了整流逆变一体化，提高了功率因数、减小了硬件复杂性，降低了系统成本，提高了可靠性，而且使电路在整流模式时的效率有了较大的提高。

技术研发人员：王银涛
受保护的技术使用者：西工大常熟研究院有限公司
技术研发日：2016.03.02
技术公布日：2017.09.12