专利名称：采用高频开关方式的新型能量回馈装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能量回馈装置。
背景技术：
电动机是电网的主要负载之一，由变频器控制的电动机在加速或者提升重物时，需要从电网抽取电能转化为动能或者势能；而在其减速或者被重物带动运行在制动状态时，则会有动能或者势能转化回为电能，这部分电能即再生电能。在传统的应用中再生电能大多通过连接在变频器制动单元上的制动电阻转换为热能消耗掉，带来了极大地浪费；而且这种方式会导致机房的环境温度上升，不仅降低了设备的寿命，还要求在机房添加散热的设备，提高了运行成本。 随着传统能源的枯竭以及环境污染的日益严重，世界能源价格不断攀升，节能环保意识也得到有效地推广，所以如何有效得利用这部分再生电能就成为人们关注的一个焦点，也是现在许多专家学者所研究的一个课题。
目前已有的能量回馈装置，虽然其三相逆变电路的结构和本文所述相同，但其大多工作在低频开关方式，开关频率小于1000Hz。这种工作方式存在
(1)滤波电抗器工作噪声很大； (2)回馈电流除基波成分以外，还包含有大量谐波电流，给电网带来干扰；
(3)功率因数和系统回馈效率不高。
等比较明显的缺点。
发明内容
本发明要克服现有能量回馈装置存在的缺点，提供一种采用高频开关方式的新
型能量回馈装置。 本发明采用的技术方案 采用高频开关方式的新型能量反馈装置，其特征在于包括直流输入二极管和滤波电容电路、三相逆变电路、三相滤波电路、智能主控制单元； 所述直流输入二极管和滤波电容电路，用于限制变频器的电能只能以直流形式输入到能量反馈装置中，且对直流输入起到稳压滤波的作用； 所述三相逆变电路，将从变频器传递过来的直流电能逆变为与电网同频同相的交流电，传送回电网中； 所述三相滤波电路，用于滤除基波以外的谐波； 所述智能主控制单元，通过采样直流母线电压、三相逆变电路的输出电流以及电网电压，经智能化算法计算输出高频脉冲触发信号控制三相逆变电路中开关管的开通和关断； 所述直流输入二极管和滤波电容电路包括二极管D7、 D8及电解电容组C1 Cn， 二极管D7阳极连接变频器直流输出正极、阴极接装置内部直流母线正极，二极管D8阴极连接变频器直流输出负极、阳极接装置内部直流母线负极，直流母线正负极之间 连接有先两两串联再并联的电解电容组Cl Cn，所述直流母线的电压输出信号传递给智 能主控制单元；所述三相逆变电路包括高频开关管T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6，所述开关管以 三相半桥的方式连接，所述三相逆变电路的三相输出电流信号传递给智能主控制单元；
所述三相滤波电路包括工频电感L1、 L2、 L3和EMI滤波器，所述工频电感 Ll、 L2和L3的输入端分别连接三相逆变电路的三相输出端，所述工频电感L1、 L2和L3 的输出端连接EMI滤波器，所述EMI滤波器输出与电网电压同频同相的交流电到电网， 所述电网电压信号传递给智能主控制单元； 所述智能主控制单元中包括有三相逆变电路的驱动电路，连接三相逆变电路控 制其六个开关管的开通和关断。 进一步，所述三相滤波电路中工频电感用于滤除低次谐波，EMI滤波器用于滤 除高次谐波。 本发明中的EMI滤波器可根据客户需求的不同，将EMI滤波器与本产品一体设 计，也可以将EMI滤波器作为配件进行外部连接。 本发明的优点可运行在单位功率因数、对电网谐波干扰极低、自动相位识 别、保护功能齐全、结构简单、工作噪声低。
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的电路结构图。
图3是本发明的应用图。 图4是本发明实施例一中三相逆变电路的动作方式图。
图5是本发明实施例二中三相逆变电路的动作方式图。
具体实施方式
实施例一 参照图1-3，采用高频开关方式的新型能量反馈装置，包括直流输入二极管和滤 波电容电路l、三相逆变电路2、三相滤波电路3、智能主控制单元4;
所述直流输入二极管和滤波电容电路1，用于限制变频器的电能只能以直流形式 输入到能量反馈装置中，且对直流输入起到稳压滤波的作用； 所述三相逆变电路2，将从变频器传递过来的直流电能逆变为与电网同频同相的 交流电，传送回电网中； 所述三相滤波电路3，用于滤除基波以外的谐波； 所述智能主控制单元4，通过采样直流母线电压、三相逆变电路2的输出电流以 及电网电压，经智能化算法计算输出高频脉冲触发信号控制三相逆变电路2中开关管的 开通和关断； 所述直流输入二极管和滤波电容电路1包括二极管D7、 D8及电解电容组Cl Cn， 二极管D7阳极连接变频器直流输出正极、阴极接装置内部直流母线正极，二极管D8阴极连接变频器直流输出负极、阳极接装置内部直流母线负极，直流母线正负极之间 连接有先两两串联再并联的电解电容组Cl Cn，所述直流母线的电压输出信号传递给智 能主控制单元4 ; 所述三相逆变电路2包括高频开关管T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6，所述开关管 以三相半桥的方式连接，所述三相逆变电路2的三相输出电流信号传递给智能主控制单 元4 ; 所述三相滤波电路3包括工频电感L1、 L2、 L3禾P EMI滤波器，所述工频电感 Ll、 L2和L3的输入端分别连接三相逆变电路2的三相输出端，所述工频电感L1、 L2和 L3的输出端连接EMI滤波器，所述EMI滤波器输出与电网电压同频同相的交流电到电 网，所述电网电压信号传递给智能主控制单元4; 所述智能主控制单元4中包括有三相逆变电路2的驱动电路，连接三相逆变电路 2控制其六个开关管的开通和关断。 所述三相滤波电路3中工频电感用于滤除低次谐波，EMI滤波器用于滤除高次谐 波。 本实施例中的智能主控制单元所用的DSP芯片为TITMS320F280x数字信号处理 器，以空间矢量调试(SVPWM)方式输出高频脉冲信号控制三相逆变电路中开关管的开通 和关断。图4为空间矢量调制算法的控制原理图。该算法将数字控制环输出的单一空间 矢量，根据当前电网所处的相位，分解成三相控制信号Ta， Tb， Tc，再根据矢量合成法 则，生成三组互补的门极脉冲信号(频率大于1000Hz)，分别控制三相半桥中上、下桥臂 开关管的开关。
实施例二 本实施例与实施例一的不同之处是所述智能主控制单元是以三相正弦波调制 (3-SPWM)方式输出高频脉冲信号控制三相逆变电路中开关管的开通和关断。图5为三相 正弦波调制算法的控制原理图。该算法数字控制环输出为三相正弦给定信号，该给定信 号通过与三角载波做比较，生成三组互补的门极脉冲信号(频率大于1000Hz)，分别控制 三相半桥中上、下桥臂开关管的开关。 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保 护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领 域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
采用高频开关方式的新型能量反馈装置，其特征在于包括直流输入二极管和滤波电容电路、三相逆变电路、三相滤波电路、智能主控制单元；所述直流输入二极管和滤波电容电路，用于限制变频器的电能只能以直流形式输入到能量反馈装置中，且对直流输入起到稳压滤波的作用；所述三相逆变电路，将从变频器传递过来的直流电能逆变为与电网同频同相的交流电，传送回电网中；所述三相滤波电路，用于滤除基波以外的谐波；所述智能主控制单元，通过采样直流母线电压、三相逆变电路的输出电流以及电网电压，经智能化算法计算输出高频脉冲触发信号控制三相逆变电路中开关管的开通和关断；所述直流输入二极管和滤波电容电路包括二极管D7、D8及电解电容组C1～Cn，二极管D7阳极连接变频器直流输出正极、阴极接装置内部直流母线正极，二极管D8阴极连接变频器直流输出负极、阳极接装置内部直流母线负极，直流母线正负极之间连接有先两两串联再并联的电解电容组C1～Cn，所述直流母线的电压输出信号传递给智能主控制单元；所述三相逆变电路包括高频开关管T1、T2、T3、T4、T5和T6，所述开关管以三相半桥的方式连接，所述三相逆变电路的三相输出电流信号传递给智能主控制单元；所述三相滤波电路包括工频电感L1、L2、L3和EMI滤波器，所述工频电感L1、L2和L3的输入端分别连接三相逆变电路的三相输出端，所述工频电感L1、L2和L3的输出端连接EMI滤波器，所述EMI滤波器输出与电网电压同频同相的交流电到电网，所述电网电压信号传递给智能主控制单元；所述智能主控制单元中包括有三相逆变电路的驱动电路，连接三相逆变电路控制其六个开关管的开通和关断。
2. 根据权利要求1所述的采用高频开关方式的新型能量反馈装置，其特征在于所 述三相滤波电路中工频电感用于滤除低次谐波，EMI滤波器用于滤除高次谐波。
全文摘要
采用高频开关方式的新型能量反馈装置，包括直流输入二极管和滤波电容电路、三相逆变电路、三相滤波电路、智能主控制单元；所述直流输入二极管和滤波电容电路其输入端连接变频器，其电压输出信号传递给智能主控制单元；所述三相逆变电路的三相输出电流信号传递给智能主控制单元；所述三相滤波电路输入端连接三相逆变电路的三相输出端，其输出端连接电网，所述电网电压信号传递给智能主控制单元；所述智能主控制单元中包括有三相逆变电路的驱动电路，连接三相逆变电路控制其六个开关管的开通和关断。本发明的优点可运行在单位功率因数、对电网谐波干扰极低、自动相位识别、保护功能齐全、结构简单、工作噪声低。
文档编号H02J3/38GK101692580SQ200910153608
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者朱晟, 梅烨, 汤伟宗, 苏祥伟 申请人:杭州浙大太阳电气有限公司