双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法，其中装置包括信号采集电路和制动单元，信号采集电路与两串接直流母线电容的连接点电连接；制动单元包括制动电阻，制动单元与两串接的直流母线电容并接；制动单元和/或信号采集电路分别与控制器电连接。运行时，信号采集电路实时采集直流母线电压，并将该直流母线电压传输给控制器，由控制器将直流母线电压与预设定的阈值Ua和/或阈值Ub进行比较，并根据比较结果控制PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和控制制动电阻有和没有制动电流流过，从而实现能量在电网侧与负载侧的双向流动，避免回馈能量引起故障，运行安全可靠，成本低。

Energy Feedback Processing Device and Method for Dual PWM Frequency Converter Power Supply

【技术实现步骤摘要】
双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法
本专利技术涉及变频电源
，尤其涉及一种双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法。
技术介绍
如图1所示，电磁搅拌器使用的电压型交-直-交变频电源，通常包括PWM整流器4、中间环节3和PWM逆变器2。其中PWM整流器4包括由功率器件IGBT(VT11和VT14,VT13和VT16,VT15和VT12)构成的整流桥；其中PWM逆变器2包括由可关断功率器件IGBT(VT21和VT24,VT23和VT26,VT25和VT22)构成的逆变桥；其中中间环节3包括两串接的直流母线电容(C1和C2)和均压电阻(R1和R2)，直流母线储能电容用于稳定直流电压，均压电阻用于实现串联电解电容器的电压均等。当变频电源启动时，电网能量先由进线电抗器流动到PWM整流器4，并通过PWM整流器4将能量存储到直流母线电容上，后级PWM逆变器2又将直流母线电容存储的能量以逆变方式传输到负载。对于惯性负载，在停机或系统故障时，系统产生的回馈能量汇集到直流母线电容上，若不能及时处理回馈能量,势必造成直流母线电压泵升，会引起直流母线过压保护动作、造成主回路功率器件和直流母线电容的过压损坏，进而影响系统正常工作，导致系统故障。为确保系统的稳定运行，保证系统的正常工作，针对逆变侧的回馈能量通常的处理方式基本有两种：(1)能量通过在直流母线电容侧并联的制动单元和制动电阻，以电阻发热的形式消耗掉。采用此种方式接线简单、响应速度较快、易于实现，研发周期短；但也造成能量浪费、增加硬件成本、回馈能量无法预测难以很好的匹配制动电阻、电阻发热影响系统散热效果。(2)能量通过由晶闸管或IGBT组成的外挂逆变单元，实现能量从负载侧向电网侧回馈。采用此种方式解决了能耗制动能量浪费、能耗制动效率低等问题；但是增加了硬件成本，易形成电流回环，能量不能很好地在网侧与负载侧双向流动。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法，使变频电源避免了因回馈能量而导致的系统故障发生，运行安全可靠，且成本低。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种双PWM变频电源回馈能量处理装置，所述变频电源包括PWM整流器，中间环节以及控制器，所述中间环节包括两串接的直流母线电容，所述处理装置包括：信号采集电路，所述信号采集电路通过与两串接直流母线电容的连接点电连接来采集直流母线电压；制动单元，所述制动单元包括通过发热消耗回馈能量的制动电阻，所述制动单元与两串接直流母线电容并接；且所述制动单元和/或所述信号采集电路分别与所述控制器电连接；所述信号采集电路传输直流母线电压给所述控制器；所述控制器将直流母线电压与预设定的阈值Ua和/或阈值Ub进行比较，根据比较结果控制所述PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。优选方式为，所述制动单元的输出端通过开关器件与所述制动电阻电连接，所述制动单元通过控制所述开关器件的导通和截止，来控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。优选方式为，所述制动单元的输入端与所述控制器电连接，所述控制器控制所述制动单元去导通和截止所述开关器件；或，所述制动单元的输入端接入直流母线电压，所述制动单元通过比较内置基准电压与直流母线电压，来导通和截止所述开关器件，且所述基准电压大小为阈值Ub。优选方式为，所述控制器通过输出SVPWM波给所述PWM整流器，控制所述PWM整流器由整流状态切换至有源逆变状态。优选方式为，所述控制器传输直流母线电压与阈值Ua之间的电压差给PI控制器，由PI控制器根据电压差输出控制信号给所述控制器，所述控制器根据控制信号传输SVPWM波给所述PWM整流器。优选方式为，所述信号采集电路通过设在电网上的第一霍尔传感器来采集电网电压，并传输给所述控制器；所述控制器根据电网电压，控制所述PWM整流器将回馈能量逆变成与电网电压幅值、频率以及相位一致的电能。优选方式为，所述信号采集电路通过设在负载侧的第二霍尔传感器采集负载电源，并传输给所述控制器。双PWM变频电源回馈能量处理方法，应用于双PWM变频电源，所述变频电源包括PWM整流器和中间环节，所述中间环节两端并接有用于消耗回馈能量的制动电阻，所述处理方法，包括以下步骤：获取直流母线电压；判断直流母线电压是否与设定阈值Ua和阈值Ub相匹配；如果是，则生成对应的控制信号；根据所述控制信号控制所述PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和，控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。优选方式为，所述判断直流母线电压是否与设定阈值Ua和阈值Ub相匹配，包括：所述直流母线电压大于等于阈值Ua，且小于阈值Ub，则，根据所述控制信号控制所述PWM整流器切换到有源逆变状态，和控制所述制动电阻没有制动电流流过；所述直流母线电压大于等于阈值Ub，则，根据所述控制信号控制所述PWM整流器停止工作，和控制所述制动电阻有制动电流流过。优选方式为，还包括以下步骤：获取电网电压；在控制所述PWM整流器切换到有源逆变状态时，根据所述电网电压，控制所述PWM整流器将回馈能量逆变成与电网电压幅值、频率以及相位一致的电能。采用上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：由于本专利技术的双PWM变频电源回馈能量处理装置及方法，其中处理装置包括信号采集电路和制动单元，其中信号采集电路通过与两串接直流母线电容的连接点电连接来采集直流母线电压；其中制动单元包括通过发热消耗回馈能量的制动电阻，制动单元与两串接直流母线电容并接；且制动单元和/或信号采集电路分别与控制器电连接。运行时，信号采集电路实时采集直流母线电压，并将该直流母线电压传输给控制器，由控制器将直流母线电压与预设定的阈值Ua和/或阈值Ub进行比较，并根据比较结果控制PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和控制制动电阻有和没有制动电流流过，从而实现能量在电网侧与负载侧的双向流动，有效保护了直流母线电容，避免发生因回馈能量而引起的故障，使运行安全可靠，并且成本低。由于信号采集电路通过设在电网上的第一霍尔传感器来采集电网电压，并传输给控制器；控制器根据电网电压，控制PWM整流器将回馈能量逆变成与电网电压幅值、频率以及相位一致的电能；使电网不产生谐波污染。附图说明图1是双PWM变频电源的示意图；图2是制动单元的电路示意图；图3是回馈能量分级处理图；图4是本专利技术的双PWM变频电源回馈能量处理方法的框图；图中：1-连接点，2-PWM逆变器，3-中间环节，4-PWM整流器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清除明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一：如图1、图2和图3所示，一种双PWM变频电源回馈能量处理装置，变频电源包括PWM整流器4，中间环节3，PWM逆变器2和控制器，本例中控制器为DSP控制器，优选TMS320F28335；控制器分别通过驱动隔离、保护电路与PWM整流器4，PWM逆变器2电连接，驱动电路包括由IR2110芯片构成的IGBT驱动电路，驱动电路输入端连接控制器，输出端连接PWM整流器4和PWM逆变器2；中间环节3包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双PWM变频电源回馈能量处理装置，所述变频电源包括PWM整流器，中间环节以及控制器，所述中间环节包括两串接的直流母线电容，其特征在于，所述处理装置包括：信号采集电路，所述信号采集电路通过与两串接直流母线电容的连接点电连接来采集直流母线电压；制动单元，所述制动单元包括通过发热消耗回馈能量的制动电阻，所述制动单元与两串接直流母线电容并接；且所述制动单元和/或所述信号采集电路分别与所述控制器电连接；所述信号采集电路传输直流母线电压给所述控制器；所述控制器将直流母线电压与预设定的阈值Ua和/或阈值Ub进行比较，根据比较结果控制所述PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。

【技术特征摘要】
1.双PWM变频电源回馈能量处理装置，所述变频电源包括PWM整流器，中间环节以及控制器，所述中间环节包括两串接的直流母线电容，其特征在于，所述处理装置包括：信号采集电路，所述信号采集电路通过与两串接直流母线电容的连接点电连接来采集直流母线电压；制动单元，所述制动单元包括通过发热消耗回馈能量的制动电阻，所述制动单元与两串接直流母线电容并接；且所述制动单元和/或所述信号采集电路分别与所述控制器电连接；所述信号采集电路传输直流母线电压给所述控制器；所述控制器将直流母线电压与预设定的阈值Ua和/或阈值Ub进行比较，根据比较结果控制所述PWM整流器在整流和有源逆变状态之间切换或停止工作，或/和控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。2.根据权利要求1所述的双PWM变频电源回馈能量处理装置，其特征在于，所述制动单元的输出端通过开关器件与所述制动电阻电连接，所述制动单元通过控制所述开关器件的导通和截止，来控制所述制动电阻有和没有制动电流流过。3.根据权利要求2所述的双PWM变频电源回馈能量处理装置，其特征在于，所述制动单元的输入端与所述控制器电连接，所述控制器控制所述制动单元去导通和截止所述开关器件；或，所述制动单元的输入端接入直流母线电压，所述制动单元通过比较内置基准电压与直流母线电压，来导通和截止所述开关器件，且所述基准电压大小为阈值Ub。4.根据权利要求1所述的双PWM变频电源回馈能量处理装置，其特征在于，所述控制器通过输出SVPWM波给所述PWM整流器，控制所述PWM整流器由整流状态切换至有源逆变状态。5.根据权利要求4所述的双PWM变频电源回馈能量处理装置，其特征在于，所述控制器传输直流母线电压与阈值Ua之间的电压差给PI控制器，由PI控制器根据电压差输出控制信号给所述控制器，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅，姚振民，刘风亮，李光叶，马长君，王成业，
申请(专利权)人：山东华特磁电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37