一种变频调速装置的输出滤波器及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及PWM变频调速技术领域，尤其涉及一种变频调速装置的输出滤波器及控制方法。
【背景技术】
[0002]PWM变频调速器的使用大大提高了交流电机的性能，但同时也对电机产生了不良影响。由于变频器的输出前沿很陡(dv/dt很大)，使得输出电压在电机绕组线圈各匝间的分布不均匀；另外，如果变频器和电机间存在长电缆，则当PWM脉冲到达电缆两端时还会产生电压反射，其中电机定子两端的电压一次反射可达2倍，多次反射最大则可达3倍，因而PWM变频调速器的输出可能会在电机端部造成过电压，从而破坏电机绝缘。
[0003]为了缓解上述问题，现有技术中一方面是从电机绕组本身出发考虑增强其绝缘强度，但是考虑到很多实际应用的都是普通的电机，因而通常采用另一种方法，即在变频调速器器输出端与电机之间加滤波器来延长PWM的上升沿，以减小dv/dt，从而抑制电机端部的过电压，同时和可以通过滤波器滤除变频调速器器输出的高次谐波。
[0004]如图1所示为传统的变频滤波系统，其中变频调速装置为三相两电平逆变器，在变频调速装置三相输出与电机三相定子绕组之间串联三个相同的电感，三个相同的电容构成星形连接，与电机三相定子绕组并联，作为电抗器的输出。但是上述滤波结构还存在以下问题:1)具有固定的阻抗特性，因而无法根据不同类型电机的阻抗值来改变变频装置的输出阻抗；2)具有固定的截止频率点，因而无法满足负载电机不同频率点、不同频率段的运行需求；3)只能输出正弦波，因而无法满足不同电机的运行需求，例如变频电机需要PWM波时。因此，现有的滤波结构已成为制约变频调速装置有效发挥其功效的关键因素之一。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作简便、且能够实现输出阻抗、截止频率以及输出波形灵活调节的输出滤波器及控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种变频调速装置的输出滤波器，包括三相可调电抗器以及一组以上的输出电容单元，所述三相可调电抗器的一端与变频调速装置的三相输出端连接，另一端分别通过一个接入开关连接各组所述输出电容单元；所述输出电容单元包括与所述三相可调电抗器对应的三组电容器。
[0007]作为本发明输出滤波器的进一步改进:所述三相可调电抗器的输入端与输出端之间设有旁路开关KM1，所述三相可调电抗器的输出端设有接入开关KM2，所述旁路开关KMl与接入开关KM2之间形成互锁。
[0008]作为本发明输出滤波器的的进一步改进:所述三相可调电抗器为多抽头三相可调电抗器。
[0009]作为本发明输出滤波器的的进一步改进:所述输出电容单元包括与所述三相可调电抗器对应的三个电容器，所述三个电容器的一端构成星形连接，另一端通过接入开关连接至所述三相可调电抗器的输出端。
[0010]作为本发明输出滤波器的的进一步改进:所述输出电容单元中每个所述电容器均并联设置有电阻。
[0011]本发明还提供一种基于上述输出滤波器的控制方法，当变频调速装置需要输出正弦波时，根据所需的输出阻抗调节所述三相可调电抗器，并根据LC截止频率控制闭合与各组所述输出电容单元对应的接入开关；当变频调速装置需要输出PWM波时，断开所有组输出电容单元对应的接入开关，通过所述三相可调电抗器调节输出电压。
[0012]作为本发明控制方法的进一步改进，通过所述三相可调电抗器调节输出电压的具体步骤为:当变频调速装置输出电压超过第一阈值处于过高状态时，通过调节所述三相可调电抗器的输出电抗值降低输出电压；当变频调速装置输出电压低于第二阈值处于过低状态时，通过连接在所述三相可调电抗器输入端与输出端之间的旁路开关KMl将所述三相可调电抗器进行旁路。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1)本发明变频调速装置的输出滤波器，通过三相可调电抗器可提供不同阻抗的输出，从而使得变频调速装置可根据不同类型电机所需的阻抗值灵活调节输出阻抗；
2)本发明变频调速装置的输出滤波器，通过设置多组输出电容单元可与三相可调电抗器构成多种不同的截止频率输出，从而使得变频调速装置能够满足负载电机不同频率点、不同频率段的运行需求；
3)本发明变频调速装置的输出滤波器，通过控制三相可调电抗器、输出电容单元的投切可控制变频调速装置的输出波形、输出阻抗以及截至频率的调节，当需要输出正弦波时，根据所需的输出阻抗调节三相可调电抗器，进而根据系统要求的截止频率来选择接入的输出电容单元；当需要输出PWM波时，可通过旁路输出电容单元以及调节三相可调电抗器来调整变频调速装置的输出阻抗，使得变频调速装置的输出波形能够满足不同类型电机的运行需求。
【附图说明】
[0014]图1是传统的变频滤波系统的电路结构原理示意图。
[0015]图2是本实施例变频调速装置的输出滤波器的结构原理示意图。
[0016]图3是本实施例变频调速装置的输出滤波器的控制方法的实现流程示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0018]如图2所示，本实施例变频调速装置的输出滤波器连接在变频调速装置与负载电动机之间，输出滤波器包括三相可调电抗器L以及一组以上的输出电容单元Cl~Cn，三相可调电抗器L的一端与变频调速装置的三相输出端连接，另一端分别通过一个接入开关Kl-Kn连接各组输出电容单元Cl~Cn ;输出电容单元Cl~Cn包括与三相可调电抗器L对应的三组电容器。
[0019]本实施例通过三相可调电抗器L与输出电容单元Cl~Cn构成LC滤波结构，多组输出电容单元Cl~Cn构成并联接入形式，可以滤除变频调速装置输出的零序分量，同时抑制共模电压(即电机中性点对地的零序电压)经定子绕组与转子和定子边的寄生电容产生的电流，以避免其对电机造成损害。
[0020]本实施例通过三相可调电抗器可提供不同阻抗的输出，从而使得变频调速装置可根据不同类型电机所需的阻抗值灵活调节输出阻抗；同时通过设置多组输出电容单元可与三相可调电抗器构成多种不同的截止频率输出，从而使得变频调速装置能够满足负载电机不同频率点、不同频率段的运行需求。<