一种能量回馈变频器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力控制设备，具体涉及一种能量回馈变频器。
【背景技术】
[0002]变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需求来提供其所需的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。变频调速技术是节能降耗、改善机器控制性能、提高产量和产品质量的重要途径，已经在应用中取得了骄人的应用效果和显著的经济效益。
[0003]但是，通用变频器不能直接用于需要快速起动、快速制动和频繁正反转的调速系统，这限制了通用变频器的应用范围。在变频器的电路中设置能量回馈电路使能量回馈到交流电网中，是一种最常用的解决办法。这种方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，但这种技术存在整流效率不闻、装置复杂、成本闻、应用范围受限等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种整流效率高、装置结构简单、成本低的能量回馈变频器。
[0005]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种能量回馈变频器，它包括:
前级电路，包括接入三相电源的第一滤波器、与滤波器相电连接的三相可控整流器、与三相可控整流器相电连接的直线母线电容、一端分别连接到三相可控整流器桥臂的中点另一端连至直线母线电容串联点的双向开关；
后级电路，包括与直线母线电容相电连接的三相逆变器、分别与三相逆变器桥臂相电连接的电机；
电网电压检测电路，用于测量电网电压；
母线电压检测电路，用于测量母线电压；
控制电路，用于接收来自电网电压检测电路、母线电压检测电路和滤波器的信号以控制三相可控整流器和双向开关的动作，当母线电压低于设定值时，所述三相可控整流器的开关都断开，其进行功率因数校正后给所述后级电路供电；当母线电压高于设定值时，所述三相可控整流器进行功率因数校正后以三相逆变器模式向电网回馈发电；
所述三相逆变器和电机之间还分别电连接有电流传感器和位置传感器，所述三相逆变器还分别电连接有电流调节器和速度调节器，所述电流传感器与电流调节器相电连接，用于向电流调节器传递电信号；所述位置传感器与速度调节器相电连接，用于向速度调节器传递电信号。
[0006]优化地，所述第一滤波器和三相可控整流器间还电连接有第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器电连接有直线电容。
[0007]优化地，所述三相可控整流器反并有二极管。
[0008]优化地，所述电机为矢量控制电机。
[0009]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明能量回馈变频器，通过设置控制电路用于接收来自电网电压检测电路、母线电压检测电路和滤波器的信号以控制三相可控整流器和双向开关的动作，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，使电路在整流模式时的效率有了较大的提高。
【附图说明】
[0010]附图1为本发明能量回馈变频器的电路结构图；
附图2为本发明能量回馈变频器基于磁场定向的永磁同步电机矢量控制图；
其中，1、前级电路；2、后级电路；3、电网电压检测电路；4、母线电压检测电路；5、控制电路。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示的能量回馈变频器，它包括:前级电路1、后级电路2、电网电压检测电路3、母线电压检测电路4和控制电路5。
[0012]前级电路I包括第一滤波器、三相可控整流器、直线母线电容和双向开关。其中第一滤波器为三个，分别为L1、L2和L3，其一端接入三相电源，另一端分别连接到三相可控整流器桥臂Q1-Q2、Q3-Q4、Q5-Q6的中点；直线母线电容C4、C5、C6…Cn-1通过母线与三相可控整流器Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6相连接；双向开关Kl、K2和K3的一端分别连接到三相可控整流器桥臂Q1-Q2、Q3-Q4、Q5-Q6的中点，另一端连至直线母线电容C4、C5、C6…Cn-1串联点。后级电路2包括三相逆变器和电机，三相逆变器也通过母线与三相可控整流器Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6相连接；电机M分别与三相逆变器桥臂相电连接。电网电压检测电路3，用于测量电网电压；母线电压检测电路4，用于测量母线电压。控制电路5，用于接收来自电网电压检测电路3、母线电压检测电路4和滤波器的信号以控制三相可控整流器Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和双向开关K1、K2和K3的动作，当母线电压低于设定值时，三相可控整流器的开关都断开，其进行功率因数校正后给后级电路2供电；当母线电压高于设定值时，三相可控整流器进行功率因数校正后以三相逆变器模式向电网回馈发电。这样保证了电路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。而且电路在整流状态时，双向开关KU K2和K3只承受一半的母线电压值，低额定电压值的双向开关K1、K2和K3导通损耗大大降低。本发明能量回馈变频器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、提高了电路的可靠性，而且使电路在整流模式时的效率有了较大的提高。而且如图2所示，三相逆变器和电机M之间还分别电连接有电流传感器和位置传感器，三相逆变器还分别电连接有电流调节器和速度调节器；电流传感器与电流调节器相电连接，用于向电流调节器传递电信号；位置传感器与速度调节器相电连接，用于向速度调节器传递电信号，从而提高了电机的变频精确性，有利于节约能量。
[0013]在本实施例中，第一滤波器L1、L2、L3和三相可控整流器间还电连接有第二滤波器L5、L、L6，第一滤波器L1、L2、L3和第二滤波器L5、L、L6电连接有直线电容Cl、C2、C3，这样能够使电路运行更加平稳。三相可控整流器反并有二极管，电路中有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，电路整流效率得到了提高。而且，如图2所示，电机M为矢量控制电机，该矢量控制电机的调速系统是一种基于转子磁场定向的双闭环控制方案，速度环是主控制器，控制电机M转速与给定转速一致；电流环是副控制器，控制电机M定子电流。该矢量控制电机的调速系统具有输出转矩平稳、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。
[0014]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。
【主权项】
1.一种能量回馈变频器，它包括: 前级电路，包括接入三相电源的第一滤波器、与滤波器相电连接的三相可控整流器、与三相可控整流器相电连接的直线母线电容、一端分别连接到三相可控整流器桥臂的中点另一端连至直线母线电容串联点的双向开关； 后级电路，包括与直线母线电容相电连接的三相逆变器、分别与三相逆变器桥臂相电连接的电机； 电网电压检测电路，用于测量电网电压； 母线电压检测电路，用于测量母线电压； 控制电路，用于接收来自电网电压检测电路、母线电压检测电路和滤波器的信号以控制三相可控整流器和双向开关的动作，当母线电压低于设定值时，所述三相可控整流器的开关都断开，其进行功率因数校正后给所述后级电路供电；当母线电压高于设定值时，所述三相可控整流器进行功率因数校正后以三相逆变器模式向电网回馈发电； 其特征在于:所述三相逆变器和电机之间还分别电连接有电流传感器和位置传感器，所述三相逆变器还分别电连接有电流调节器和速度调节器，所述电流传感器与电流调节器相电连接，用于向电流调节器传递电信号；所述位置传感器与速度调节器相电连接，用于向速度调节器传递电信号。2.根据权利要求1所述的能量回馈变频器，其特征在于:所述第一滤波器和三相可控整流器间还电连接有第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器电连接有直线电容。3.根据权利要求1所述的能量回馈变频器，其特征在于:所述三相可控整流器反并有二极管。4.根据权利要求1所述的能量回馈变频器，其特征在于:所述电机为矢量控制电机。
【专利摘要】本发明涉及一种能量回馈变频器，它包括：前级电路，后级电路，包括三相逆变器和电机；电网电压检测电路，母线电压检测电路，控制电路，所述三相逆变器和电机之间还分别电连接有电流传感器和位置传感器，所述三相逆变器还分别电连接有电流调节器和速度调节器，所述电流传感器用于向电流调节器传递电信号；所述位置传感器用于向速度调节器传递电信号。通过设置控制电路用于接收来自电网电压检测电路、母线电压检测电路和滤波器的信号以控制三相可控整流器和双向开关的动作，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。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/38
【公开号】CN105024396
【申请号】CN201410178083
【发明人】王银涛
【申请人】西工大常熟研究院有限公司, 王银涛
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月29日