专利名称：用于变频器的整流装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种整流装置，尤其是涉及一种用于变频器的整流装置。
背景技术：
随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电能质量的要求也越来越高。因此不断提高供电质量成为电力部门的当务之急。谐波含量是衡量电力系统经济运行的重要指标。现代变频器一般使用交直交的模式，先将系统的交流电源整流为直流电源，再将直流电通过逆变技术再转换为交流电。谐波就是在第一个整流环节中产生的，由于现在的变频器一般采用6脉相整流桥所以变频器系统侧的输入谐波一般为6N±1次的特征谐波， 随着负荷用电量的波动变频器输入侧的特征谐波也会因为非线性用电的消耗而改变谐波特性，随着变频器的使用普及，变频器的谐波治理问题已越显突出。目前行业中普遍采用的消除谐波的方法是在变频器侧并联安装电力有源滤波器，这种方法虽然能够有效地抑制变频器的谐波电流，但电力有源滤波器本身的体积较大成本较高，从工程操作的层面来说不利于在每个变频器前加装电力有源滤波器。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无谐波、可将剩余功率反送系统、具有节能效果的用于变频器的整流装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种用于变频器的整流装置，所述的变频器包括平波电抗器和直流电容组，所述的变频器与电力系统连接，其特征在于，所述的整流装置包括主电路和控制电路，所述的主电路的输入端连接变频器的平波电抗器，输出端连接变频器的直流电容组，所述的控制电路分别与主电路及电力系统连接，所述的控制电路采集电力系统的电流信号和主电路直流侧的电压信号，对信号进行处理后输出控制信号，该控制信号控制主电路以基波相位的正弦化功率流与电力系统进行能量交换。所述的主电路为6桥臂可控IGBT整流回路。所述的控制电路包括控制电源、采样回路、控制回路、驱动回路和保护回路，所述的采样回路的输入端分别与电力系统和主电路连接，输出端与控制回路连接，所述的控制回路分别连接驱动回路和保护回路，所述的驱动回路和保护回路均连接主电路，所述的采样回路对采集到的电力系统的电流信号及主电路直流侧的电压信号进行调制、放大和转换处理，将信号转化为控制回路可识别的模拟信号，控制回路发出控制信号控制主电路、驱动回路和保护回路。所述的采样回路包括依次连接的传感器、取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片，所述的传感器输入端分别连接主电路和电力系统，所述的传感器采集电力系统的电流信号和主电路直流侧的电压信号，该信号依次通过取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片后转换为数字信号传输至控制回路。[0010]所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片与AD转换芯片连接。所述的保护回路监测装置的工作状态并实时提供保护控制。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点I)采用独创的最佳功率流正弦化控制策略该控制策略通过功率的流向将变频器所需的能量全部分解为有功(负载所需要的实际功率)和逆功(负载反送至变频器的功率)，在分析有功时算法将所有的能量都映射到基波做功能量，在分析逆功时将变频器的直流储能源看做为功率源并以基波电压的模式对系统反送能量(控制策略如图4所示)。2)最小化的系统改造本实用新型从主电路结构上只是将原先的整流ニ极管变成了 IGBT整流桥，对变频器而言原先的工作方式不需做任何调整，对变频器本身而言它可以完全忽略IGBT整流桥的存在，对现有的变频器厂家来说他们无需对自己的控制策略做任何调整；从外观上看用于只是将整流桥变成了 IPM模块，在同等功率下两者的体积与发 热功率几乎一致，也就是说用户无需对产品在进行额外的结构设计和热设计就可以直接使用；本实用新型的控制部分是独立安装的设计的，用户只需要将它作为ー个単元与IPM模块连接即可；由于本实用新型的储能源以及用于和系统耦合的能量交替源直接采用的是变频器自身的平波电抗器，对于变频器来说唯一改变的是加入了一组控制模块。3)变频器的使用的过程中不产生谐波，不产生无功由于采用了独创的最佳功率流正弦化控制策略使得变频器在工作的过程中不会产生谐波，同时也不会产生无功。4)逆功发生本实用新型的使用过程中能将电机反送的功率逆变回系统，如电梯在制动等情况下负载会将功率反送回变频器，并将变频器内部的储能电容电压升高，传统的变频器一般采用放电电阻将多余的功率消耗掉来保证设备的正常工作，在使用了本装置后变频器专用前端整流装置会将这一部分能量以逆功的形式反送回系统，在反送能量的时候由于采用的依旧是最佳功率流正弦化控制策略，所以反送的逆功也是不产生谐波不产生无功的存纯50HZ正弦能量交換。5)核心芯片的功能強大本实用新型采用最现代的微处理器和和数字信号处理技木，DSP芯片的数据处理功能強大，能迅速的对所采样的数据进行计算和分析，并且能同时处理大批量数据。
图I为本实用新型主电路的结构示意图；图2为本实用新型控制电路的结构示意图；图3为本实用新型的工作流程图；图4为本实用新型最佳功率流正弦化控制策略功能图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图I、图2所示，ー种用于变频器的整流装置，变频器包括平波电抗器2和直流电容组3，变频器与电カ系统连接，其特征在于，整流装置包括主电路I和控制电路，主电路I的输入端连接变频器的平波电抗器2，输出端连接变频器的直流电容组3，控制电路分别与主电路I及电カ系统连接，主电路I为6桥臂可控IGBT整流回路，当所有的6组驱动电路全部停止工作的时候，该整流装置又变成了传统的6脉相整流桥。控制电路包括控制电源4、采样回路5、控制回路6、驱动回路7和保护回路8，采样回路4的输入端与主电路I连接，输出端与控制回路5连接，控制回路5分别连接驱动回路7和保护回路8，驱动回路7和保护回路8均连接主电路I。采样回路4包括依次连接的传感器、取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片，该回路具有采样精度高，动态范围大，エ作稳定性强等优点，回路中的传感器采 用霍尔型传感器，采样精度高，频率特性好，能捕获直流分量。控制回路5包括DSP芯片与外围控制逻辑，其中的DSP芯片采用的是美国TI公司的TMS320F28335系列高速浮点数字信号处理器，外围控制逻辑有通用的数字门电路组成，本实用新型的控制回路具有运算速度快工作精度高反应快速等优点。驱动电路7驱动IGBT工作，该驱动电路工作稳定，可靠性强，能有效地保护IGBT模块。保护回路8监测装置的工作状态并实时提供保护控制。本实用新型6桥臂可控IGBT整流回路采用的是日本三菱公司的IPM模块，IPM模块是封装化的IGBT模块整体工作时相较传统的IGBT模块损耗更低。本实用新型在与变频器直接整合使用，将变频器的直流ニ极管替换为IPM模块安装在散热片上，在箱体内部需另外安装一套专用的控制电路模块，该控制电路模块有4组米样输入端ロ，分别是A相电流输入米样、B相电流输入米样、C相电流输入米样和直流侧电压采样输入。电压采样互感器在模块的内部已经集成，只需将直流侧的电压信号直接接入模块；电流互感器安装在该控制模块的输出信号有6组不同的IPM触发驱动信号。如图3所示为本实用新型的工作流程图，具体如下设备上电后先通过预充电回路为变频器内部的直流电容组进行软充电，防止装置在上电时由于电容组的瞬时充电给电カ电子设备带来冲击；当充电到达制定电压后设备投入预充电电阻，并根据功率流正弦化策略稳定变频器的直流电容组工作电压。当变频器开始输出电流后直流电容组将负载所需要的容量通过内部的逆变回路提供给负载，此时直流侧的电压必定会因为能量的流失造成电压跌落，变频器专用前端整流装置将所缺失的这ー部分能量以系统电压同相的正弦波形式与系统进行能量交換并补充直流侧电容组正在エ作时的电压下降；当负载因为制动、逆转能情况造成能量反送时直流侧的电压会因为能量的摄入而提高电压；由于直流侧电容组一般都有安全电压值所以此时变频器专用前端整流装置会将负载反送的能量再逆变会系统。这种正弦功率流的反复交替确保了变频器在工作时不会产生无功电流与谐波电流。本实用新型可以真正实现变频器的能源进化，确保变频器在任意的工作时刻都能以正弦波的能量与系统进行交換。本实用新型作为ー种先进的智能开关装置，可以应用于各种规格的变频器前端，在选择器件时本实用新型的功率电カ电子开关器件的电流等级因与变频器的电流等级一致。
权利要求1.一种用于变频器的整流装置，所述的变频器包括平波电抗器和直流电容组，所述的变频器与电力系统连接，其特征在于，所述的整流装置包括主电路和控制电路，所述的主电路的输入端连接变频器的平波电抗器，输出端连接变频器的直流电容组，所述的控制电路分别与主电路及电力系统连接。
2.根据权利要求I所述的一种用于变频器的整流装置，其特征在于，所述的主电路为6桥臂可控IGBT整流回路。
3.根据权利要求I所述的一种用于变频器的整流装置，其特征在于，所述的控制电路包括控制电源、采样回路、控制回路、驱动回路和保护回路，所述的采样回路的输入端分别与电力系统和主电路连接，输出端与控制回路连接，所述的控制回路分别连接驱动回路和保护回路，所述的驱动回路和保护回路均连接主电路。
4.根据权利要求3所述的一种用于变频器的整流装置，其特征在于，所述的采样回路包括依次连接的传感器、取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片，所述的传感器输入端分别连接主电路和电力系统。
5.根据权利要求4所述的一种用于变频器的整流装置，其特征在于，所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片与AD转换芯片连接。
专利摘要本实用新型涉及一种用于变频器的整流装置，所述的变频器包括平波电抗器和直流电容组，所述的变频器与电力系统连接，所述的整流装置包括主电路和控制电路，所述的主电路的输入端连接变频器的平波电抗器，输出端连接变频器的直流电容组，所述的控制电路分别与主电路及电力系统连接。与现有技术相比，本实用新型具有不产生谐波、不产生无功功率、可向电力系统反送能量等优点。
文档编号H02M7/217GK202524310SQ201220105690
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者舒观澜 申请人:上海利思电气有限公司