一种多功能模块式电能变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多功能模块式电能变换装置，包括由主电路以及与之连接的驱动电路、信号调理电路和辅助电路组成；所述主电路由三相PWM整流电路和三相逆变电路组成；所述主电路采用TMS320F2812作为核心处理器，实现对与主电路相连接的三相桥式电路静止无功发生器、三相桥式电路电机变频器、三相有源电力滤波器、三相桥式电路PWM整流器的电压检测、电流检测以及矢量控制；该装置采用PLC控制器实现不同功能转换，通过控制其接触器的通断，形成不同的功能拓扑结构，配上DSP控制器以不同的控制策略对三相桥式电力变换器进行控制，所述辅助电路由开关电源、保护电路及三相异步电机组成，能以最少的器件实现多种电力变换功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电能变换
，具体为一种多功能模块式电能变换装置。
技术介绍
电力电子装置中的功率器件除较少工作在线性放大状态外，大多工作在开关状态，在实现变流的同时，也带来副作用，如对电网产生了“污染”。如传统的二极管整流器、相控晶闸管整流器，其在运行过程中，网侧存在大量的谐波成分，并且功率因数较低，必须加以限制。与此同时，在电力传动装置中，直接起动电机时起动电流很大，对电网冲击大，由此会造成电网电流瞬间增加，电压下降，对其它运行中设备造成影响，甚至会威胁到相关设备的安全运行。
技术实现思路
针对以上问题，本技术提供了一种多功能模块式电能变换装置，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种多功能模块式电能变换装置，包括由主电路以及与之连接的驱动电路、信号调理电路和辅助电路组成；所述主电路由三相PWM整流电路和三相逆变电路组成；所述主电路采用TMS320F2812作为核心处理器，实现对与主电路相连接的三相桥式电路静止无功发生器、三相有源电力滤波器、三相桥式电路电机变频器、三相桥式电路PWM整流器的电压检测、电流检测以及矢量控制；该装置采用PLC控制器实现不同功能转换，通过控制其接触器的通断，形成不同的功能拓扑结构，配上DSP控制器以不同的控制策略对三相桥式电力变换器进行控制，所述辅助电路由开关电源、保护电路及三相异步电机组成。优选的，所述DSP控制器发出的PWM信号经过74HC06芯片进行电平转换之后，送给光耦TLP250芯片，信号经隔离放大电路放大后来驱动功率管。优选的，所述PLC控制输出两类信号，一类是控制DSP控制器执行三相<br>桥式电力变换器的控制策略；另一类是控制接触器改变主电路拓扑的信号。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)将三相桥式电路静止无功发生器、三相有源电力滤波器、PWM整流器和变频器等多种电力变换拓扑归纳成三相桥式电路这个主模块和各类子模块的有机组合。通过这个思路构建集多种电能变换功能于一身的电力变换器，一个多功能模块式电能变换装置仅包含1个DSP控制器、1个PLC控制器、1套三相桥式电路和若干继电器、接触器，能以最少的器件实现多种电力变换功能。(2)PWM整流器部分已不是一般传统意义上的AC/DC变换器。由于能量的双向传输，当PWM整流器从电网吸取能量时，运行于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，则运行于有源逆变工作状态。能实现单位功率因数运行。因此，PWM整流器实际上是一个其交直流侧可控的四象限运行的整流装置。(3)PWM整流器部分、无功补偿器部分能减轻电力电子装置对电网的污染，电动机VVVF软启动装置部分相比于传统的星角启动或是晶闸管软启动器，大大减轻了对电网的冲击。附图说明图1为本技术装置电气原理图；图2为本技术PLC控制原理图；图3为本技术静止无功发生器示意图；图4为本技术PWM整流器示意图；图5为本技术三相PWM整流器电路图；图6为本技术三相逆变器电路图；图7为本技术三相静止无功或三相有源电力波器电路图；图8为本技术电压过零检测电路原理图；图9为本技术隔离驱动电路图；图10为本技术单相等效电路图；图11为本技术电流超前示意图；图12为本技术电流滞后示意图；图13为本技术滞环比较法示意图；图14为本技术VVVF的控制特性示意图；图15为本技术不对称规则采样法示意图；图16为本技术环电流控制框图示意图图17为本技术为本技术IGBT桥交流侧电压关系图；图18为本技术三相桥式电路结构示意图；图19为本技术装置模块化结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例：请参阅图1至图7，本技术提供一种技术方案：一种多功能模块式电能变换装置，包括由主电路以及与之连接的驱动电路、信号调理电路和辅助电路组成；所述主电路由三相PWM整流电路和三相逆变电路组成；所述主电路采用TMS320F2812作为核心处理器，实现对与主电路相连接的三相桥式电路静止无功发生器、三相有源电力滤波器、三相桥式电路电机变频器、三相桥式电路PWM整流器的电压检测、电流检测以及矢量控制；该装置采用PLC控制器实现不同功能转换，通过控制其接触器的通断，形成不同的功能拓扑结构，配上DSP控制器以不同的控制策略对三相桥式电力变换器进行控制，所述辅助电路由开关电源、保护电路及三相异步电机组成；所述DSP控制器发出的PWM信号经过74HC06芯片进行电平转换之后，送给光耦TLP250芯片，信号经隔离放大电路放大后来驱动功率管。由图5、6、7可见，三相PWM整流器、三相逆变器、三相静止无功发生器SVG、三相有源电力滤波器的功率拓扑结构中存在如虚线所示的公共部分，即可以实现交流->直流、直流->交流多种能量流动方式。通过控制图1中接触器的通断，可形成不同的功率拓扑结构，配上DSP以不同的控制策略对三相桥式电力变换器进行控制，能够实现不同的电力变换功能。PLC要输出两类信号，一类是控制DSP执行三相桥式电力变换器的控制策略；另一类是控制接触器改变主电路拓扑的信号。通过这两类信号的相互配合，就可实现特定功能。计算无功电流时各相电流首先减去零序电流(ia+ib+ic)/3，再进行坐标变换，得到直流的有功分量进行滤波，采用数字滑动均值滤波器，其计算简单，实时性较好，则最终变换得到的指令电流既能补偿无功电流、谐波电流，也能补偿电网中的零序电流。图8，为了进行坐标变换，需要知道任意时刻A相电压的相位，故需电网同步检测电路，此处采用电压霍尔模块CHV-25P把A相电压降为幅值为5V左右的与电网同频同相的低压正弦信号，该信号经过处理电路最终得到0～3.3V的方波信号，以满足DSP2812对输入电压的要求。通过DSP捕获单元CAP3捕获该方波信号的下降沿，即可得到电网电压的过零点。图9，为了提高系统的抗干扰能力，将DSP发出的PWM信号经过74HC06进行电平转换之后，送给光耦TLP250芯片，信号经隔离放大来驱动功率管，光耦的使用，能够减少信号延迟，实现了强电和弱电的隔离，提高了可靠性。PWM整流器部分已不是一般传统意义上的AC/DC变换器。由于能量的双向传输，当PWM整流器从电网吸取能量时，运行于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，则运行于有源逆变工作状态。因此，PWM整流器实际上是一个其交直流侧可控的四象限运行的整流装置。PWM整流器部分运行在整流和逆变工作状态时，均能实现单位功率因数运行。即当PWM整流器运行于整流状态时，网侧电压电流同相位(正阻特性)；当PWM整流器运行于有源逆变状态时，其网侧电压电流反相(负阻特性)。交直交变频器部分其变频的控制方法是矢量控制，相较于SPWM技术，SVPWM技术的绕组电流波形谐波含量小，从而使得电动机转矩脉动降低，旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能模块式电能变换装置，其特征在于，包括由主电路以及与之连接的驱动电路、信号调理电路和辅助电路组成；所述主电路由三相PWM整流电路和三相逆变电路组成；所述主电路采用TMS320F2812作为核心处理器，实现对与主电路相连接的三相桥式电路静止无功发生器、三相桥式电路电机变频器、三相有源电力滤波器、三相桥式电路PWM整流器的电压检测、电流检测以及矢量控制；该装置采用PLC控制器实现不同功能转换，通过控制其接触器的通断，形成不同的功能拓扑结构，配上DSP控制器以不同的控制策略对三相桥式电力变换器进行控制，所述辅助电路由开关电源、保护电路及三相异步电机组成。

【技术特征摘要】
1.一种多功能模块式电能变换装置，其特征在于，包括由主电路以及与之连接的驱动电路、信号调理电路和辅助电路组成；所述主电路由三相PWM整流电路和三相逆变电路组成；所述主电路采用TMS320F2812作为核心处理器，实现对与主电路相连接的三相桥式电路静止无功发生器、三相桥式电路电机变频器、三相有源电力滤波器、三相桥式电路PWM整流器的电压检测、电流检测以及矢量控制；该装置采用PLC控制器实现不同功能转换，通过控制其接触器的通断，形成不同的功能拓扑结构，配上DSP控制器以不同的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈济，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23