专利名称：一种消除谐波变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变频器，具体地说，涉及一种消除谐波变频器，属于变频器技
术领域。
背景技术：
现代工业的高速发展，电力系统非线性负荷日益增多，这些非线性负荷产生的谐 波电流注入到电网，会使公用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网的环境，威胁着 电网中各种电气设备的安全运行。这些谐波产生的来源中，变频器的整流是非常重要的原 因之一，变频器一般包括依次连接在电源与负载之间第一电流互感器14、输入电抗器6、整 流单元、第一逆变单元、第二电流互感器15和输出电抗器7，整流单元包括整流电路1和预 充电电阻16，第一逆变单元包括储能电路13和第一逆变电路2，第一电流互感器14耦合在 输入电抗器6的前端，与控制电路3电连接，第二电流互感器15耦合在输出电抗器7的前 端，其输出端与驱动电路5电连接，第一逆变电路2与驱动电路5的输出端电连接，驱动电 路5的输入端与控制电路3电连接，变频器的整流单元产生的这种谐波通常采用滤波电路 来处理。目前常用的滤波电路如图2所示，电阻R、电容C和电感L串联在电源上，这种滤 波电路虽然能够起到一定作用，但是其不具有陷波特性，所产生的陷波频率范围波形如图3 所示，滤波的频率范围比较窄，滤波效果不明显。虽然我国在标准中也制定了 PFC(谐波电 流限制电路)考核指标，但总的谐波电流仍然严重威胁着办公自动化设备及家用电器的安 全，更严重的是影响着企业集散控制系统的运行安全。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是针对以上缺陷，提供一种消除谐波变频器，这种变频 器可以产生与系统中谐波电流相位相同方向相反的谐波，将系统中的谐波电流相抵消，而 且可以消除了电网中存在的6K士1谐波，提高了供电质量。 为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案为一种消除谐波变频器，包括连接 在电源与负载之间的第一电流互感器、输入电抗器、整流单元、第一逆变单元、第二电流互 感器和输出电抗器，第一 电流互感器耦合在输入电抗器的前端，与控制电路电连接，控制电 路与驱动电路电连接，第二电流互感器耦合在输出电抗器的前端，驱动电路与第一逆变单 元以及第二电流互感器连接，其特征在于 所述整流单元的两端并联有第二逆变电路和内电抗器，第二逆变电路和内电抗器 串联连接，第二逆变电路与驱动电路电连接，驱动电路驱动第二逆变电路导通，以产生与系 统中谐波电流相位相同方向相反的谐波，抵消系统中的谐波电流。第二逆变电路采用传统 的IGBT逆变电路，通过常规并联方式与整流单元进行并联。 上述技术方案的优化方案，所述输入电抗器与整流单元之间连接有滤波电路，滤 波电路电连接控制电路，滤波电路将电网中的基波分离，谐波输出至控制电路。其中控制电 路为目前变频器中常规的控制电路。[0007] 滤波电路的进一步优化，所述滤波电路包括第一滤波器、第二滤波器和第三滤波 器。 滤波电路的一种具体优化方案，所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器分别 包括电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2以及二极管D，电感L1与电容C1 串联，电阻Rl与二极管D串联后并联在电感Ll与电容Cl的两端，电阻R2与电感L2串联 后并联在电感Ll与电容Cl的两端，所述二极管D的负极接滤波器的电源端。 滤波电路的一种具体优化方案，所述第一滤波器的电容C2连接第一滤波器的电 源端和第三滤波器的另一端，第三滤波器的电容C2连接第三滤波器的电源端和第二滤波 器的另一端，第二滤波器的电容C2连接第二滤波器的电源端和第一滤波器的另一端。 滤波电路的另一种具体优化方案，所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器的 电源端分别与控制器连接。 上述技术方案的另一种优化方案，所述第一电流互感器电连接有调节检测电路，
调节检测电路的输出端连接控制电路，调节检测电路检测电网中的谐波信息，并将检测后
的谐波信息输出给控制电路。调节检测电路采用目前变频器中常规的检测电路。 本实用新型采用以上技术方案，与现有技术方案相比具有以下优点 (1)调节检测电路与滤波电路将谐波信息输出至控制电路，控制电路进行分析后
经驱动电路控制第二逆变电路和内电抗器可以产生与系统中谐波电流相位相同方向相反
的谐波，将系统中的谐波电流相抵消，消除了电网中存在的6K士1谐波，同时产生与输入电
压相位一致的正弦电流波形，避免了电网被谐波污染，提高了供电质量，保护了用电设备。 (2)滤波电路中的电阻R2与电感L2电容C2组成串联谐振电路，电感L1与电容
Cl组成串联谐振电路，再与电阻Rl、二极管D组成带通滤波电路，该带通滤波电路成为二次
陷波，增加了滤波的频率范围，效果更好。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图1为本实用新型实施例中变频器的结构框图； 附图2为现有技术中滤波电路的电路图； 附图3为现有技术中滤波电路的陷波频率范围波形图； 附图4为本实用新型实施例中滤波电路的电路图； 附图5为本实用新型实施例中滤波电路的陷波频率范围波形图。
图中 1-整流电路，2-第一逆变电路，3-控制电路，4-电源，5-驱动电路，6_输入电抗 器，7-输出电抗器，8-第二逆变电路，9-滤波器，10-调节检测电路，11-内电抗器，12-断路 器，13-储能电路，14-第一电流互感器，15-第二电流互感器，16-预充电电阻，17-第一滤波 器，18-第二滤波器，19-第三滤波器
具体实施方式实施例，附图1为变频器的结构框图。消除谐波变频器，包括依次连接在电源与负 载之间的断路器12、第一电流互感器14、输入电抗器6、整流单元、第一逆变单元、第二电流互感器15和输出电抗器7，整流单元包括整流电路1和预充电电阻16，第一逆变单元包括 储能电路13和第一逆变电路2，第一电流互感器14耦合在输入电抗器6的前端，第一电流 互感器14电连接有调节检测电路10，调节检测电路10为目前变频器中常规的电路，调节检 测电路10的输出端连接控制电路3，调节检测电路10检测电网中的谐波信息，并将检测后 的谐波信息输出给控制电路3，第二电流互感器15耦合在输出电抗器7的前端，第二电流互 感器15的输出端与驱动电路5电连接，第一逆变电路2与驱动电路5的输出端电连接，驱 动电路5的输入端与控制电路3电连接，控制电路3采用目前变频器中常规的电路，整流单 元的两端并联有第二逆变电路8和内电抗器ll，第二逆变电路采用传统的IGBT逆变电路， 通过常规并联方式与整流单元进行并联第二逆变电路8和内电抗器11串联连接，第二逆变 电路8与驱动电路5的输出端电连接，输入电抗器6与整流单元之间连接有滤波电路9，滤 波电路9的输入端连接控制电路3，滤波电路9将电网中的基波分离，谐波输出至控制电路 3，电源4为调节检测电路10和控制电路3提供工作电源。 图4为滤波电路的电路图，滤波电路9包括第一滤波器17、第二滤波器18和第三 滤波器19，第一滤波器17、第二滤波器18和第三滤波器19分别包括电感Ll、电感L2、电容 C1、电容C2、电阻R1、电阻R2以及二极管D，电感L1与电容C1串联，电阻R1与二极管D串 联后并联在电感L1与电容C1的两端，电阻R2与电感L2串联后并联在电感L1与电容C1 的两端，二极管D的负极接滤波器的电源端，电阻R2与电感L2电容C2组成串联谐振电路， 电感Ll与电容Cl组成串联谐振电路，再与电阻Rl、二极管D组成带通滤波电路，该带通滤 波电路成为二次陷波，增加了滤波的频率范围。 三个滤波器采用三角形接法连接在电网中，第一滤波器的电容C2连接第一滤波 器的电源端和第三滤波器的另一端，第三滤波器的电容C2连接第三滤波器的电源端和第 二滤波器的另一端，第二滤波器的电容C2连接第二滤波器的电源端和第一滤波器的另一 端，第一滤波器17、第二滤波器18和第三滤波器19的电源端分别与控制器3连接。 使用示波器探针、接地线分别接第一电流互感器14的两输出端子得到如图5所示 的陷波频率范围波形图，从附图3与附图5可以看出，滤波电路9带通与目前常用滤波电路 的陷波频率范围相比，带宽的范围更宽，滤波效果更显著。滤波器9将电网中的基波分离， 谐波从其与电网的连接处输出至控制电路3，调节检测电路10检测电网中的谐波信息，并 将检测后的谐波信息输出给控制电路3，控制电路3接收滤波器9和调节检测电路10传输 的谐波信息，并分析计算出系统中谐波的电压及电流信息，将驱动命令输出给驱动电路5， 驱动电路5驱动第二逆变电路8导通，产生与系统中谐波电流相位相同方向相反的谐波，与 系统中的谐波电流相抵消，就消除了电网中存在的6K± 1谐波，避免了电网被谐波污染。而 第二逆变电路8的逆变与输入电抗器6共同作用产生了与输入电压相位一致的正弦电流波 形，保证了变频器的正常输出。
权利要求一种消除谐波变频器，包括连接在电源与负载之间的第一电流互感器(14)、输入电抗器(6)、整流单元、第一逆变单元、第二电流互感器(15)和输出电抗器(7)，第一电流互感器(14)耦合在输入电抗器(6)的前端，与控制电路(3)电连接，控制电路(3)与驱动电路(5)电连接，第二电流互感器(15)耦合在输出电抗器(7)的前端，驱动电路(5)与第一逆变单元以及第二电流互感器(15)连接，其特征在于所述整流单元的两端并联有第二逆变电路(8)和内电抗器(11)，第二逆变电路(8)和内电抗器(11)串联连接，第二逆变电路(8)与驱动电路(5)电连接，驱动电路(5)驱动第二逆变电路(8)导通，以产生与系统中谐波电流相位相同方向相反的谐波，以抵消系统中的谐波电流。
2. 如权利要求l所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述输入电抗器(6)与整 流单元之间连接有滤波电路(9)，滤波电路(9)电连接控制电路(3)，滤波电路(9)将电网 中的基波分离，谐波输出至控制电路(3)。
3. 如权利要求2所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述滤波电路(9)包括第 一滤波器(17)、第二滤波器(18)和第三滤波器(19)。
4. 如权利要求3所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述第一滤波器(17)、第二 滤波器(18)和第三滤波器(19)分别包括电感L1、电感L2、电容 >C1、电容C2、电阻R1、电阻 R2以及二极管D，电感L1与电容C1串联，电阻R1与二极管D串联后并联在电感L1与电容 Cl的两端，电阻R2与电感L2串联后并联在电感Ll与电容Cl的两端，所述二极管D的负极 接滤波器的电源端。
5. 如权利要求4所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述第一滤波器的电容C2 连接第一滤波器的电源端和第三滤波器的另一端，第三滤波器的电容C2连接第三滤波器 的电源端和第二滤波器的另一端，第二滤波器的电容C2连接第二滤波器的电源端和第一 滤波器的另一端。
6. 如权利要求5所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述第一滤波器(17)、第二 滤波器(18)和第三滤波器(19)的电源端分别与控制器(3)连接。
7. 如权利要求l-6其中之一所述的一种消除谐波变频器，其特征在于所述第一电流 互感器(14)与控制电路(3)之间电连接有调节检测电路(IO)，调节检测电路(10)检测电 网中的谐波信息，并将检测后的谐波信息输出给控制电路(3)。
专利摘要本实用新型涉及一种消除谐波变频器，包括连接在电源与负载之间的断路器、输入电抗器、整流电路、预充电电阻、储能电路、第一逆变电路和输出电抗器，第一电流互感器连接在输入电抗器的前端，与控制电路电连接，控制电路与驱动电路电连接，驱动电路与第一逆变电路以及连接在输出电抗器前端的第二电流互感器连接，第一电流互感器上连接有滤波器，滤波器的输出端连接控制电路，滤波器将第一电流互感器传输的信号进行滤波，将其中的基波分离，谐波输出给控制电路，可以产生与系统中谐波电流相位相同方向相反的谐波，将系统中的谐波电流相抵消。
文档编号H02J3/01GK201444581SQ200920028908
公开日2010年4月28日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者季涛, 张庆友, 张金刚 申请人:山东雷奇电器有限公