一种用于控制变频压缩机转速的变频器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于控制变频压缩机转速的变频器，设有滤波器、整流桥，电压控制单元，逆变桥和微控制器；电压控制单元设有第一电容器C1、第一功率开关M1、电感器L1和第一二极管D1；C1一端接整流桥输出端和M1的漏极，C1另一端接参考热地端，同时连接整流桥的输入电压Vin、D1的A极和母线电容器Cbus；M1的控制源极连接L1的第一端子；L1第一端子连接D1的K极，L1的第二端子连接Cbus；微控制器分别连接整流桥、M1、母线电压、分流电阻、变频开关，微控制器用于控制电压、电流、转子位置、轴转速和提供控制信号。本变频器结构简单，用于控制变频压缩机转速可降低系统损耗和提高系统效率。机转速可降低系统损耗和提高系统效率。机转速可降低系统损耗和提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于控制变频压缩机转速的变频器


[0001]本技术涉及一种用于控制变频压缩机转速的变频器，属于变频器


技术介绍

[0002]变频压缩机以其高效率、低噪音、小型化等优点，广泛应用于冰箱、冷柜、用于食品展示的食品陈列柜、商用冰箱、空调等领域，其中的变频电路结构直接关系到整体变频压缩机的效率和性能。
[0003]现有用于控制变频压缩机转速的变频器，其典型结构一般为：带有一输入电路，通常设有NTC电阻、EMI滤波器、电感器、整流桥、逆变桥和微控制器，其中的NTC电阻(负温度系数)用于限制浪涌电流；EMI滤波器负责避免高频噪声返回电源线；电感器用于提高功率因数，限制变频器产生的电流谐波，并符合标准规定的限值；整流桥将交流电流转换为直流电，该直流电由一个母线电容过滤，该电容向一个逆变桥提供母线电压，从而产生一个施加在电机上的变频电压，以控制电机的转速。现有典型变频电路通常使用三相逆变桥，带有六个IGBT或MOS管类型的功率开关和一个并联电阻来测量施加到电机上的电流；而微控制器用于控制所述六个功率开关的开关状态，以便使电机各相之间的电压波形正确同步，从而创建必要的旋转磁场，以使压缩机转速保持受控状态。
[0004]对于现有的变频器技术，系统的效率是由变频器本身的损耗和电机的损耗决定的，其中部分电机损耗是由变频器感应到电机的。变频器的损耗主要分布在：输入回路中的 NTC电阻、用于控制谐波的无源PFC电感、输入端电桥、输出端逆变桥的功率开关和微控制器本身。电机的部分损耗是由于定子铁心内部的涡流，该涡流由电机线圈上母线电压的逆变PWM调制引起的。现有的变频器不足之处是存在浪涌电流较大，变频压缩机系统整体电损耗大、效率低的问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了解决现有技术存在的用于变频压缩机的变频器整体电损耗大、效率低的问题，而提供一种结构简单，启动时浪涌电流小，电损耗较小，使用方便成本低的用于控制变频压缩机转速的变频器，且用于变频压缩机系统可提高相关联的变频电机、变频压缩机系统整体效率。
[0006]为实现上述目的，本技术采取的技术方案是：提供一种用于控制变频压缩机转速的变频器，包括作为输入部分的EMI滤波器和二极管整流桥，逆变桥，微控制器和低压电源，所述的EMI滤波器与二极管整流桥连接，逆变桥与电机连接，低压电源与微控制器连接并向微控制器供电；
[0007]在所述的二极管整流桥与逆变桥之间增设了用于向电机各相提供电压的电压控制单元；所述的电压控制单元设有第一电容器C1、第一功率开关M1、电感器L1和第一二极管D1；所述的C1一端连接整流桥的输出端正极和M1的漏极，C1另一端连接参考电压0V端，同时与整流桥的输出端负极、D1的阳极A和母线电容器Cbus连接；所述的M1的控制源极与L1的第
一端子连接，L1的第一端子与所述的D1的阴极K连接，L1的第二端子与Cbus连接，使Cbus承受母线电压Vbus；
[0008]所述的微控制器分别与整流桥、M1、Vbus、分流电阻Rs、逆变桥中6个功率开关 SW1～SW6连接，微控制器用于接收来自电压控制单元的输入电压Vin的信息，从Vbus 接收信息，从Rs接收电流IRs信息，从逆变桥中接收每相电机的反电动势电压信息，及对M1提供控制信号，对逆变桥的6个功率开关SW1～SW6开关提供命令信号，以控制逆变桥的SW1～SW6的开与关；微控制器用于控制变频电路的电压、电路中Rs的电流、转子位置和轴转速，向电压控制单元中的M1及逆变桥中SW1～SW6提供足够的控制信号用以控制电机转速进而控制变频压缩机的转速。
[0009]所述电机采用永磁变频电机，包括二相、三相或多相永磁变频电机。
[0010]本技术用于控制变频压缩机转速的变频器与现有的技术相比具有的优点是：
[0011]⑴
、本技术的变频器具有启动时低浪涌电流的特点，在变频器的启动通电时，即在通电的第一时刻，控制电压控制单元中的第一功率开关M1保持在断开状态，从而将浪涌电流限制为对EMI滤波器及向电容器充电时所需要的很小峰值，对第一电容器 C1充电；所述的M1将PWM脉冲宽度从零逐渐增大到工作值，以保证母线电容器在一段时间内逐渐充电，可避免现有变频器启动时存在的大冲击电流的弊端，可大大降低变频器的冲击电流，也因此本变频器的电路中不需要设置负温度系数电阻NTC。
[0012]⑵
、由于本变频器的电路中不需要NTC电阻，可减少变频器电路电耗，可提高系统整体效率。以使用2000rpm和50W的轴功率驱动电机为例，可减少由NTC引起的损耗约占变频电路总损耗的25％。
[0013]⑶
、本技术的变频器设计时同时考虑到变频电路的损耗和电机性能，采用了低功率损耗的永磁变频电机，可减少电机的总损耗，提高电机效率，降低变频系统的总损耗、提高系统的功率因数率；同时可降低电机产生的总噪声、降低压缩机噪声。
[0014]⑷
、本技术的变频器具有低谐波的特点，能降低变频器输入端的谐波电流。本变频器的电压控制单元中第一功率开关M1的PWM调制是电机期望速度的函数，也是与输入电压Vin和母线电压Vbus差的函数，在电源线电压的每个电压周期内，扩大电流Iin在变频电路输入端的导通时间，能显著降低流过电桥的电流最大峰值，降低变频器输入端电流的谐波，可提高变频器功率因数。
[0015]⑸
、本技术的变频器由于降低了应用在电机相位上的高频开关次数，因此消除了因PWM开关频率在电机上产生的高频噪声。本变频器具有结构简单，启动浪涌电流小，电损耗较小，使用方便成本低，运行时噪声较小等特点。
附图说明
[0016]图1为本技术用于控制变频压缩机转速的变频器结构示意图。
[0017]图2为现有采用永磁式变频电机的典型变频器结构示意图。
[0018]图3为本技术的变频器的浪涌电流(～9A)。其中电源230V/50Hz。
[0019]图4为现有典型变频器的浪涌电流图(～40A)。其中电源230V/50Hz。
[0020]图5为在1200转/分时本技术变频器系统与现有典型变频器系统效率比较。
[0021]图6为在2000转/分时本技术变频器系统与现有典型变频器系统效率比较。
[0022]图7为现有典型变频器输入电流的谐波图。
[0023]图8为本技术变频器输入电流的谐波图。
[0024]图9为现有典型变频器使用无源PFC电感的线电压和变频器输入电流。
[0025]图10为本技术的变频器线电压和变频器输入电流。
[0026]图11现有典型变频器采用FOCPWM控制的电机绕组上的线电压和电机的相电流。在50W/2000rpm下测试4极三相电机。
[0027]图12本技术的永磁电机绕组上的线电压和电机的相电流。在50W/2000rpm下测试4极三相永磁电机。
[0028]上述图中：1—EMI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制变频压缩机转速的变频器，包括作为输入部分的EMI滤波器和二极管整流桥，逆变桥，微控制器和低压电源，所述的EMI滤波器与二极管整流桥连接，逆变桥与电机连接，低压电源与微控制器连接并向微控制器供电；其特征在于：在所述的二极管整流桥与逆变桥之间增设了用于向电机各相提供电压的电压控制单元；所述的电压控制单元设有第一电容器C1、第一功率开关M1、电感器L1和第一二极管D1；所述的C1一端连接整流桥的输出端正极和M1的漏极，C1另一端连接参考电压0V端，同时与整流桥的输出端负极、D1的阳极A和母线电容器Cbus连接；所述的M1的控制源极与L1的第一端子连接，L1的第一端子与所述的D1的阴极K连接，L1的第二端子与Cbus连接，使Cbus承受母线电压Vbus；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨百昌，马科斯，陈宇，胡扶遥，陈君，
申请(专利权)人：黄石东贝压缩机有限公司，
类型：新型
国别省市：