一种双桥臂交直交变频软启动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双桥臂交直交变频软启动器，三相交流电源的A相经过双桥臂交直交变频电路与三相交流异步电动机的U相连接，三相交流电源的B相经过双桥臂交直交变频电路与三相交流异步电动机的V相连接，三相交流电源的C相与三相交流异步电动机的W相连接。在工频以下调速时，采用双极性的正弦脉宽调制算法实现软启动的连续变频，电机成功启动并达到工频电网频率时改变调制方式，用空间矢量控制算法实现旁路切换控制，从而实现软启动器在电机启动完成后可以自行退出的功能，以解决变频器应用于软启动器不能旁路的问题。本实用新型专利技术的拓扑结构形式减少了变频器的体积和重量，并且两桥臂所采用的器件较少，电路设计简单，降低了成本。

A Soft Starter with Double Bridge Arm AC-DC-AC Frequency Converter

The utility model discloses a dual-bridge arm A C-DC-A C frequency converter soft starter. A phase of three-phase A C power supply is connected with U of three-phase A C asynchronous motor through double-bridge arm A C-DC frequency converter circuit, B phase of three-phase A C power supply is connected with V of three-phase A C asynchronous motor through double-bridge arm A C-DC frequency converter circuit, and C phase of three-phase A C power supply is connected with W of three-phase A C asynchronous motor. Answer. When the speed is adjusted below the power frequency, the bipolar sinusoidal pulse width modulation algorithm is used to realize the continuous frequency conversion of soft start. When the motor is successfully started and reaches the power frequency network frequency, the modulation mode is changed. The bypass switching control is realized by the space vector control algorithm, thus realizing the function that the soft starter can withdraw itself after the motor is started, so as to solve the problem that the frequency converter can not be applied to the soft starter. Bypass problem. The topological structure of the utility model reduces the volume and weight of the frequency converter, and the two bridge arms adopt fewer devices, the circuit design is simple, and the cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种双桥臂交直交变频软启动器
本技术属于交流异步电机启动装置领域，特别涉及一种双桥臂交直交变频软启动器。
技术介绍
交流异步电机具有诸多特点，所以其被广泛应用于生产生活中，但直接起动时启动电流可达额定电流的5-8倍，甚至更高，这样大的启动电流对电机本身、电网、负载均有不利影响，为了克服启动电流大的弊端我们通常采用降压启动方式启动。传统的软启动方式存在明显的缺点，即启动过程中会出现二次冲击电流，对负载产生影响，同时由于受电网波动的影响，一旦出现电网电压向下浮动，会引起电机堵转、启动过程接触器带载切换等问题，启动平滑性不好，软启动性能不高。目前，应用较为广泛的晶闸管反并联降压软启动只能改变电压的有效值而不能改变电压的频率。该方法有两个重要的缺点：一是启动转矩小；二是不能改变定子磁场的转速，启动转差过大，造成电机启动时反转、抖动厉害。
技术实现思路
为解决上诉问题，本技术提供了一种双桥臂交直交变频软启动器。该软启动器综合考虑到软启动器的原理和缺陷，用变频器做软启动器，不仅可以克服不能调频的问题，解决晶闸管反并联降压启动的问题，而且采用双桥臂的交直交变频软启动器，电路中的功率开关器件减少，同样可以实现对电机高效率的软启动，并且可靠性高，成本低。本技术采取以下的
技术实现思路
：一种双桥臂交直交变频软启动器，包括双桥臂整流桥、电容C、双桥臂逆变桥和微处理器；双桥臂整流桥的出线端与双桥臂逆变桥的进线端通过直流母线相连接，所述的电容C并联在直流母线上；三相交流电源的A相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的U相连接，三相交流电源的B相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的V相连接，三相交流电源的C相与三相交流异步电动机的W相连接；所述双桥臂逆变桥的出线端以及电网和电机之间都串联接触器开关；所述的电网的输出端、直流母线上以及双桥臂逆变桥的输出端均设置有用于检测对应电压与电流的检测模块；所述的微处理器与检测模块连接，用于控制双桥臂逆变桥实现软启动器的变频启动。所述的双桥臂整流桥是由4个二极管构成的双桥臂，其中二极管VD1和二极管VD2构成一组上下桥臂，二极管VD3和二极管VD4构成另一组上下桥臂。所述的双桥臂逆变桥是由4个并联续流二极管的功率开关管构成，功率开关管V1与功率开关管V2构成一组上下桥臂，功率开关管V3与功率开关管V4构成另一组上下桥臂。所述的功率开关管为IGBT管。所述电网A、B两相与电机的U、V两相之间均设置接触器开关K1，双桥臂逆变桥的出线端与电机的U、V两相之间均设置接触器开关K2。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术的软启动器的主电路由双桥臂整流桥和双桥臂逆变桥部分构成，采用普通的三相全桥整流电路的两个桥臂作为整流部分，采用普通三相电压型桥式逆变电路的两个桥臂作为逆变部分，中间部分采用大电解电容。通过电压电流以及相应的检测电路对电网电压进行检测，将检测信号输送至微处理器，经过微处理器的控制算法从而输出相应的PWM波实现软启动器的变频启动，当软启动器的输出频率达到工频电网频率时控制逆变电路使电机的U相、V相电压具有与电网电压相同频率、幅值与相位，使得在变频器旁路时可因此避免对电网和电机产生电流冲击以及避免对电机产生电磁转矩的冲击。使得变频器在电机启动完成后容易退出，解决了变频器应用于软启动器不能旁路的问题，弥补了有级变频软启动器不能连续变频的缺点。运用接触器开关设计将电机直接接至电网，变频软启动器被旁路，从而实现其不被闲置，一机多用的功能。本技术的拓扑结构形式减少了变频器的体积和重量，并且两桥臂所采用的器件较少，电路设计简单，降低了成本。采用上述的一种双桥臂交直交变频软启动器的控制方法，将电网的A相、B相交流电整流成电压恒定的直流电，再用逆变器将直流电压变换成频率与电压均可调的交流电，并且采用脉宽调制与空间矢量算法相结合的方式实现变频与旁路，不仅改善了普通的调压软启动和限流软启动不能变频的缺点，而且可以通过逆变电路部分实现连续变频，变频软启动器在电机成功启动完成后可以自行退出。附图说明图1为一种双桥臂交直交变频软启动器的控制电路图；图2为双桥臂变频电路双桥臂整流桥的输出电压波形图；图3为加入电容后的直流母线电压波形图；图4为双桥臂变频电路双桥臂逆变桥的输出电压波形图；图5为双桥臂变频电路双桥臂逆变桥的输出电流波形图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。参照附图1所示，本技术一种双桥臂交直交变频软启动器，包括双桥臂整流桥、电容C、双桥臂逆变桥和微处理器；双桥臂整流桥的出线端与双桥臂逆变桥的进线端通过直流母线相连接，所述的电容C并联在直流母线上；三相交流电源的A相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的U相连接，三相交流电源的B相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的V相连接，三相交流电源的C相与三相交流异步电动机的W相连接；双桥臂逆变桥的出线端以及电网和电机之间都串联接触器开关；电网的输出端、直流母线上以及双桥臂逆变桥的输出端均设置有检测模块，用于检测对应位置的电压与电流；微处理器与检测模块连接，用于控制双桥臂逆变桥实现软启动器的变频启动。电网两相电压经过整流电路，得到的电压波形如附图2所示，电压为因为电容作为储能元件，具有隔直通交，阻低频通高频的作用，对电压起平滑作用，所以在单相桥式整流电路后接滤波电容，以减小整流电压的脉动程度，来满足稳压电路的需求，所以经过具有滤波电容的不可控整流电路得出的波形如附图3所示，电压的平均值2.34U2～2.45U2之间变化，其中U2的平均值为220V。再用逆变器将直流电压变换成频率和电压均可调的交流电。进一步的，如附图2所示，双桥臂整流桥的输入端A相、B相电压UA和UB，当UA电压>UB电压时，二极管VD1和二极管VD4导通；当UA电压<UB电压时,二极管VD3和二极管VD2导通；得到的直流电压经过与直流母线并联的大电容，得到较稳定的直流电压。这里在双桥臂整流电路和双桥臂逆变电路中间的大电容，具有很好的滤波作用，当电压交变时，由于电容的充放电作用，两端的电压不能突变，就保证了电压的平稳。如附图3所示，是没有加大电容，双桥臂整流桥的输出电压脉动大，经过双桥臂整流部分和大电容部分，得到的直流电压U，如附图4所示，电压脉动小，将直流母线上的电压U作为双桥臂逆变电路的输入电压。进一步的，双桥臂逆变桥由两个单相的逆变电路组成，采用IGBT作为开关器件，双桥臂逆变电路的基本工作方式仍采用180°导电方式，每个桥臂的导电角度为180°，同一相上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度相差120°。下面分析双桥臂电压型逆变电路的工作过程，如图4所示,得到U、V两相的输出电压UN、VN：对于U相来说，当IGBT管V1导通时，UN的电压为1/2U,当IGBT管V2导通时，UN的电压为–1/2U。对于V相来说，当IGBT管V3导通时VN的电压为1/2U,当IGBT管V4导通时，VN的电压为–1/2U。通过电压电流的检测电路对电网电压进行检测，将检测信号传输至微处理器从而输出相应的PWM波实现软启动器的变频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双桥臂交直交变频软启动器，其特征在于：包括双桥臂整流桥、电容C、双桥臂逆变桥和微处理器；双桥臂整流桥的出线端与双桥臂逆变桥的进线端通过直流母线相连接，所述的电容C并联在直流母线上；三相交流电源的A相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的U相连接，三相交流电源的B相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的V相连接，三相交流电源的C相与三相交流异步电动机的W相连接；所述双桥臂逆变桥的出线端以及电网和电机之间都串联接触器开关；所述的电网的输出端、直流母线上以及双桥臂逆变桥的输出端均设置有用于检测对应电压与电流的检测模块；所述的微处理器与检测模块连接，用于控制双桥臂逆变桥实现软启动器的变频启动。

【技术特征摘要】
1.一种双桥臂交直交变频软启动器，其特征在于：包括双桥臂整流桥、电容C、双桥臂逆变桥和微处理器；双桥臂整流桥的出线端与双桥臂逆变桥的进线端通过直流母线相连接，所述的电容C并联在直流母线上；三相交流电源的A相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的U相连接，三相交流电源的B相经过双桥臂整流桥及双桥臂逆变桥与三相交流异步电动机的V相连接，三相交流电源的C相与三相交流异步电动机的W相连接；所述双桥臂逆变桥的出线端以及电网和电机之间都串联接触器开关；所述的电网的输出端、直流母线上以及双桥臂逆变桥的输出端均设置有用于检测对应电压与电流的检测模块；所述的微处理器与检测模块连接，用于控制双桥臂逆变桥实现软启动器的变频启动。2.根据权利要求1所述的一种双桥臂交直交变频...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟彦京，杜泽瑞，李伟，李双双，高钰淇，张云，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61