专利名称：自储自馈型变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自储自馈型变频器，属于变频器技术领域。
背景技术：
传统调速系统中，电动机所传动的负载在下放、忽然减速、急停车、或负载受阻至 频率突减时，可能造成强大的机械惯性使电动机处于再生发电状态，传动系统中所储存的 机械能经电动机转换成电能，通过逆变电路回送到变频器的直流回路中，此时的逆变器处 于整流状态，这时这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。通常，我们会采取 加装制动消耗能量的措施，但如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可 能对变频器带来损坏。反之，如果这部分被消耗的能量能够再利用，则能大大提升其节能效 果。近年来，技术人员发明外加能量回馈单元的方法，使再生电能经过处理回馈到电网。外 加能量回馈单元的优点是能四象限运行，电能回馈提高了系统的效率，其缺点是(1)只有 在不易发生故障的稳定电网电压下(电网电压波动不大于10% )，才可以采用这种回馈制 动方式。因为在发电制动运行时，电网电压故障时间大于ans，则可能发生换相失败，损坏器 件；( 在回馈时，对电网有谐波污染；C3)控制复杂，成本太高。由于存在这些弊端，这种方 法很少被工业上采用。因此，能否设计一种新型的变频器，以克服上述缺陷，能够较好地完成这部分能量 的储存与回馈，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型旨在提供一种新型的自储自馈型变频器，其 将可逆斩波电路与变频器整流部分、逆变部分整合设计，用于实现变频器对再生电能的充 储与释放利用。其采用的技术方案如下该自储自馈型变频器包括整流模块、反馈模块、逆变模块以及包含CPU的主控模 块，其中，所述整流模块、反馈模块、逆变模块分别与所述主控模块连接，所述反馈模块中包 括法拉级电解电容。优选地，所述整流模块中包括二极管VDl VD6，其中，二极管VD1、VD3、VD5的负 端连接到P+端子，二极管VD2、VD4、VD6的正端连接到N-端子，二极管VDl的正端、VD2的 负端连接到T端子，二极管VD3的正端、VD4的负端连接到S端子，二极管VD5的正端、VD6 的负端连接到R端子。优选地，所述反馈模块包括开关管VTl VT4、电感L和电解电容C5，开关管VTl 的源极与P+端子通过开关Tl可控连接，VTl的漏极、VT3的源极和电感L的正极相连接，电 感L的负端、电解电容C5的正端、开关管VT2的源极相连接，开关管VT2的漏极、VT4的源 极相连接，电解电容C5的负端、开关管VT3和VT4的漏极分别连接到N-端子。优选地，所述逆变模块包括开关管VT5 VT10，其中，开关管VT5、VT7、VT9的源极 与P+端子通过开关Tl可控连接，开关管VT6、VT8、VT10的漏极连接到N-端子，开关管VT5的漏极、VT6的源极连接到U端子，开关管VT7的漏极、VT8的源极连接到V端子，开关管VT9 的漏极、VTlO的源极连接到W端子。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点将可逆斩波电路原理应用到变频器主回路结构，变频器由此分为逆变部分、储能 再给能部分、整流部分，这一结构用于实现对电动机回输至变频器的再生电能的检测、自行 充储、优先回供给逆变电路中，再生电能不用回馈到电网而直接转化再利用，既不会对电网 造成二交污染，又提升了节能效果。
图1 本实用新型的自储自馈型变频器的结构示意图；图2 本实用新型的自储自馈型变频器的主要电路图。符号说明1、整流模块；2、反馈模块；3、逆变模块；4、主控模块。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明设计原理在变频器内部整流电路与逆变电路间加装法拉级电容用于收储因电机 机械惯性产生的再生电能(俗称倒发电)，结合应用基于单片机控制的可逆斩波电路用于 实现这种再生电能的收储和再利用。本实用新型的一个实施例如图1所示，该自储自馈型变频器主要包括整流模块 1、反馈模块2、逆变模块3以及包含CPU的主控模块4，整流模块1、反馈模块2、逆变模块3 分别与主控模块4连接，反馈模块2中包括法拉级电解电容C5。各部分的具体电路如图2 中所示。整流模块1包括二极管VDl VD6，其中，二极管VD1、VD3、VD5的负端连接到P+ 端子(电源正端)，二极管VD2、VD4、VD6的正端连接到N-端子(电源负端)，二极管VDl的 正端、VD2的负端连接到T端子，二极管VD3的正端、VD4的负端连接到S端子，二极管VD5 的正端、VD6的负端连接到R端子。反馈模块2包括开关管VTl VT4、电感L和电解电容C5，开关管VTl的源极与P+ 端子通过开关Tl可控连接，VTl的漏极、VT3的源极和电感L的正极相连接，电感L的负端、 电解电容C5的正端、开关管VT2的源极相连接，开关管VT2的漏极、VT4的源极相连接，电 解电容C5的负端、开关管VT3和VT4的漏极分别连接到N-端子。逆变模块3包括开关管VT5 VT10，其中，开关管VT5、VT7、VT9的源极与P+端子 通过开关Tl可控连接，开关管VT6、VT8、VTlO的漏极连接到N-端子，开关管VT5的漏极、 VT6的源极连接到U端子，开关管VT7的漏极、VT8的源极连接到V端子，开关管VT9的漏 极、VTlO的源极连接到W端子。下面简述该变频器在抽油机中的工作过程1、CPU对输入的交流电压和直流回路电压进行实时监控，当抽油机电机因机械惯 性发电产生再生电能进入变频器，CPU关断VT3，通过对VTl的脉冲导通实现对电解电容C5 的充电过程，将再生电能充储至C5 ;2、当电动机处于正常动行状态，就不再产生再生电能， CPU检测到系统不再充电时，则对VT3进行脉冲导通，使得在电感L上形成一个瞬时左正右负的电压，再加上电解电容C5上的电压就能实现从电容到直流回路的电能反馈，以完成 电能再利用；CPU通过对电解电容C5上的电压和直流回路的电压的检测，控制VT3的开关 频率以及占空比，从而控制反馈电流，确保直流回路电压不出现过高；一旦监测到储能电容 C5电压接近危险峰值，而系统仍处于充电状态，则启动制动释放部分能量，即使部分电压峰 值波动较大也可确保不停机停井。试验证明该自储自馈型变频器具备以下特点(1)再生电能充储的持续性与稳定性再生电能经常是不间断持续充入，这种情 况下由于普通较大容量电解电容无法实现大容量充储，将采用一定容值的法拉级电容用于 再生电能充储，实现低耐压法拉级电容并入高压电路的技术，其具有大容量、高功率密度、 充放电能力强、长循环寿命等优势；(2)再生电能在变频器中完成充储与循环利用的控制技术采用可逆斩波电路原 理与变频器整流电路、逆变电路整合控制技术，以实现能量回收与优供再利用。上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施 例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。
权利要求1.一种自储自馈型变频器，其特征在于，包括整流模块(1)、反馈模块O)、逆变模块 (3)以及包含CPU的主控模块G)，其中，所述整流模块(1)、反馈模块O)、逆变模块(3)分 别与所述主控模块(4)连接，所述反馈模块O)中包括法拉级电解电容。
2.根据权利要求1所述的自储自馈型变频器，其特征在于，所述整流模块(1)中包括 二极管VDl VD6，其中，二极管VD1、VD3、VD5的负端连接到P+端子，二极管VD2、VD4、VD6 的正端连接到N-端子，二极管VDl的正端、VD2的负端连接到T端子，二极管VD3的正端、 VD4的负端连接到S端子，二极管VD5的正端、VD6的负端连接到R端子。
3.根据权利要求1所述的自储自馈型变频器，其特征在于，所述反馈模块(2)包括开关 管VTl VT4、电感L和电解电容C5，开关管VTl的源极与P+端子通过开关Tl可控连接， VTl的漏极、VT3的源极和电感L的正极相连接，电感L的负端、电解电容C5的正端、开关管 VT2的源极相连接，开关管VT2的漏极、VT4的源极相连接，电解电容C5的负端、开关管VT3 和VT4的漏极分别连接到N-端子。
4.根据权利要求1所述的自储自馈型变频器，其特征在于，所述逆变模块(3)包括开关 管VT5 VT10，其中，开关管VT5、VT7、VT9的源极与P+端子通过开关Tl可控连接，开关管 VT6、VT8、VTlO的漏极连接到N-端子，开关管VT5的漏极、VT6的源极连接到U端子，开关 管VT7的漏极、VT8的源极连接到V端子，开关管VT9的漏极、VTlO的源极连接到W端子。
专利摘要本实用新型涉及一种自储自馈型变频器，属于变频器技术领域，其主要包括整流模块、反馈模块、逆变模块以及包含CPU的主控模块，整流模块、反馈模块、逆变模块分别与主控模块连接，反馈模块中包括法拉级电解电容；该变频器将可逆斩波电路与变频器整流部分、逆变部分整合设计，实现了变频器对再生电能的充储与释放利用，具有广阔的应用前景。
文档编号H02J15/00GK201910742SQ20102069015
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者江华 申请人:南京欧陆电气传动有限公司