一种基于IGBT的整流回馈系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及自动化技术领域，具体涉及一种基于IGBT的整流回馈系统及方法。包括正桥SCR及反桥IGBT单元，其中正桥SCR单元用于整流，反桥IGBT单元用于逆变回馈；三相交流电抗器，直流电抗器，电压监测模块，用于确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网同步；续流二极管，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路。本发明专利技术使用IGBT整流回馈单元替换SCR整流回馈的方案，利用原有系统的整流回路，降低客户的升级成本。用于带公共直流母线的传动系统，可避免原SCR回馈状态的逆变颠覆导致的系统损坏；采用VSM进行确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网相一致；系统升级简单，故障率大大降低。故障率大大降低。故障率大大降低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IGBT的整流回馈系统及方法


[0001]本专利技术涉及自动化
，具体涉及一种基于IGBT的整流回馈系统及方法。

技术介绍

[0002]随着造纸工业在国内的高速发展，传统的造纸机传动系统和复卷机项目上由于采用公共直流母线，大量使用了整流回馈但是采用SCR(可控硅)整流回馈方式。该产品整流方式落后，在整流过程中存在逆变颠覆的风险，现场出现问题时，客户没有备件及时更换从而导致现场长时间停机，造成严重的损失。通过检查分析发现整流回馈产品损坏的部件通常是回馈单元(反桥)，因此IGBT整流回馈单元替换SCR的方案替换原有SCR整流回馈单元，成为可行与可靠的方案。
[0003]SCR(可控硅)存在在大电感负载的控制会有抗干扰能力差的缺点，从而容易误导通；静态及动态过载能力差；由于SCR(可控硅)的开关频率较低，因此存在整流谐波较大；SCR(可控硅)整流装置处于整流状态出现脉冲丢失或移相角超出最大和最小范围时，会造成电压丢失，电流中断；但当SCR(可控硅)整流装置处于回馈状态出现脉冲丢失或移相角超出最大和最小范围时，将使外接直流电路通过SCR(可控硅)处于短路状态，即逆变颠覆状态，以致烧坏快熔或SCR(可控硅)。
[0004]使用相比较SCR(可控硅)，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)有输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽、饱和压降低(甚至接近GTR的饱和压降)、耐压高、电流大等优点。随着技术的发展及工艺的进步，IGBT短路保护的日趋完善，成本上已经大大下降，在很多场合与可控硅相比价格完全可以接受，并且由于控制灵活方便，能取消可控硅电路的关断电路等，并且性能更好。如果直接使用同功率的IGBT去替换SCR，存在安装时间长，成本高的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种基于IGBT的整流回馈系统及方法，用于解决上述问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于IGBT的整流回馈系统，包括
[0008]正桥SCR及反桥IGBT单元，其中正桥SCR单元用于整流，反桥IGBT单元用于逆变回馈；
[0009]三相交流电抗器，用于降低主电源谐波、浪涌和峰值电流，提高低频传导抗干扰性，同时保护驱动机构的电力电子元件；
[0010]直流电抗器，用于将叠加在直流电流上的交流分量限定在预设规定值，保持整流电流连续，减小电流脉动值；
[0011]电压监测模块，用于确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网同步；
[0012]续流二极管，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使
其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗。
[0013]更进一步的，所述三相交流电抗器铁的芯采用低损耗冷轧硅钢片，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，线圈采用F级或H级漆包铜扁线绕制。
[0014]更进一步的，所述三相交流电抗器用于增大短路阻抗，限制短路电流，防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸，同时提高功率因子。
[0015]更进一步的，所述直流电抗器用改善输入功率因数以及减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热，并抑制所述正桥SCR单元产生的谐波。
[0016]更进一步的，所述反桥IGBT单元通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通，反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。
[0017]更进一步的，所述续流二极管在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不立即消失，此时残余电动势通过二极管释放。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种基于IGBT的整流回馈方法，所述方法使用第一方面所述的基于IGBT的整流回馈系统，包括以下步骤：
[0019]S1主控单元上电合闸，系统准备通过，获取预充电电压值；
[0020]S2判断预充电电压值是否大于设定值，若是，则控制反馈系统整流桥工作；若否，则返回S1；
[0021]S3判断系统是否制动，若是，则进一步判断DC电压是否大于回馈电压；若否，则返回上一步；
[0022]S4在DC电压大于回馈电压时，开始回馈，若小于回馈电压时，返回S2；
[0023]S5若回馈过程中正常，则循环S2
‑
S5，若回馈过程中有停止或故障则结束。
[0024]更进一步的，所述方法中，进行回馈电压时，使用反桥IGBT单元，驱动时，控制输入极N－沟道MOSFET，当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N－层的空穴，对N－层进行电导调制，减小N－层的电阻。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术使用IGBT整流回馈单元替换SCR整流回馈的方案，可充分利用原有系统的整流回路，降低客户的升级成本。
[0027]本专利技术续流二极管以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，使得保护电路中的元件不被损坏，安全性得到了提升。
[0028]本专利技术用于带公共直流母线的传动系统，可完全避免原SCR回馈状态的逆变颠覆导致的系统损坏；采用VSM进行确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网相一致；系统升级简单，故障率大大降低。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是现有技术原系统框图；
[0031]图2是本专利技术实施例IGBT替换回馈SCR方案示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例一种基于IGBT的整流回馈方法的流程框图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例1
[0035]本实施例公开一种基于IGBT的整流回馈系统，包括正桥SCR及反桥IGBT单元，其中正桥SCR单元用于整流，反桥IGBT单元用于逆变回馈；三相交流电抗器，用于降低主电源谐波、浪涌和峰值电流，提高低频传导抗干扰性，同时保护驱动机构的电力电子元件；直流电抗器，用于将叠加在直流电流上的交流分量限定在预设规定值，保持整流电流连续，减小电流脉动值；电压监测模块，用于确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网同步；续流二极管，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT的整流回馈系统，其特征在于，包括正桥SCR及反桥IGBT单元，其中正桥SCR单元用于整流，反桥IGBT单元用于逆变回馈；三相交流电抗器，用于降低主电源谐波、浪涌和峰值电流，提高低频传导抗干扰性，同时保护驱动机构的电力电子元件；直流电抗器，用于将叠加在直流电流上的交流分量限定在预设规定值，保持整流电流连续，减小电流脉动值；电压监测模块，用于确保回馈电网的电压幅值/频率/相位与电网同步；续流二极管，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗。2.根据权利要求1所述的一种基于IGBT的整流回馈系统，其特征在于，所述三相交流电抗器铁的芯采用低损耗冷轧硅钢片，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，线圈采用F级或H级漆包铜扁线绕制。3.根据权利要求2所述的一种基于IGBT的整流回馈系统，其特征在于，所述三相交流电抗器用于增大短路阻抗，限制短路电流，防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸，同时提高功率因子。4.根据权利要求1所述的一种基于IGBT的整流回馈系统，其特征在于，所述直流电抗器用改善输入功率因数以及减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热，并抑制所述正桥SCR单元产生的谐波。5.根据权利要求1所述的一种基于IGBT的整流回馈系统，其特征在于，所述反桥IGBT单元通过加正...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢来朋，倪锋，徐小伟，金皓，赵理行，
申请(专利权)人：浙江华章科技有限公司，
类型：发明
国别省市：