一种静态变频器的结构制造技术

一种静态交流／直流／交流或直流／交流变频器，其由一控制参数处理和指令产生单元控制。该变频器包括在供电给负载的一直流－交流变换器的端头上的有源滤波器，该有源滤波器包括一和二极管（Ｄ１）串联的电感（Ｌ１），经电容（Ｃ０）和开关（Ｋ５）接地，开关（Ｋ５）。由该控制参数处理和指令产生单元控制，直流－交流变换器包括至少一完整的桥路，其一臂由两个电容（Ｃ１、Ｃ２）组成，另一臂由二开关（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４）组成。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种静态的交流/直流/交流或直流/交流变频器，该变频器由一个控制参数处理和指令产生模件控制，该变频器用作给各种负载、尤其是电机或变压器这样的感性负载供电。利用可变频和可变幅的交流电压波给电机这样的负载供电的原理是公知的。为了在所述负载的接线柱上获得适应负载运行的所需波形，切换一直流电压源。当供电电源是交变的，例如取自电网时，插入一个中间模件来产生直流波，使用PWM(脉冲宽度调制)法来切换该直流波，以致于能把所需的电压波形施加到负载的接线柱上。如果供电电源已经是直流的，则能采用PWM法直接切换。由PWM法控制的这类装置一般包括一个交流/直流整流器，该整流器被放在电网和供电给电机的变频器模件之间，以及由PWM法控制的开关。当该整流器元件是带有容性和/或感性滤波的无源滤波器时，通过在变频器工作时拾取的电流谐波，该装置能干扰供电电网。这种类型的装置与象欧洲标准IEC555这样的一些标准不相适宜。对于这种电网污染问题的一个解决方案是利用这种无源整流器，该整流器配有一个电容器和/或一个线圈，和一个无源滤波器一起位于电网和整流器部件之间，但是这种解决方案仅对于低于500瓦特数量级以下的输入功率的装置在经济上可行。对于比500瓦特数量级高的输入功率，最好采用如在西门子的专利DE 3，328，723中所描述的一种有源滤波器。这类模件(整流器+有源滤波器)经常被称之为“正弦整流器”，它以一种分配好的方式在整个电源周期上从电网获取能量。拾取的电流没有谐波并与电网同相位。本专利技术涉及到一种静态AC/DC/AC/或DC/AC变频器，在AC/DC/AC变频器中包括一个位于一有源滤波器端头上的整流器装置，在一个直流-交流变换器端头上的有源滤波器，其中在该静态变频器中的有源滤波器由一个和二极管串联的电感构成，电感的一端通过一个电容器接地，与二极管相联的另一端经一受控开关接地，直流-交流变换器具有至少一个完整的桥式电路，该桥式电路的一个臂含有两个电容，另一个臂含有两个受控开关。该变频器还由一个控制参数处理和开关指令产生单元控制，该单元使用至少一个供电电源、整流器输出、有源滤波器、有源滤波器的输出、直流-交流变换器或负载给出的物理量，以便对有源滤波器开关和直流-交流变换器单元开关伺服控制。通过阅读由下列附解的以下说明，本专利技术将会更好地被理解，优点将会更明显附图说明图1表示根据本专利技术的为一个单相负载供电的静态变频器。图2表示根据本专利技术的为一个两相负载供电的静态变频器。图3表示一个图表，该图表表示可能的方法，其中，可以组合各种控制参数组。图4表示在感性负载的接线柱上脉冲宽度和该负载的磁通之间的关系。图5表示根据本专利技术的一个特性的前述附图的原理的一个特殊应用。图6表示在一个周期内，三个值的电压变化，即在该直流-交流变换器单元的端头上的电压、根据本专利技术的该装置直流-交流变换器单元上的电容器端头上的电压。图7表示对于在直流-交流变换器单元端头上电压的三个特定值，在一个周期以上负载接线柱上的电压形变。图8表示根据本专利技术给一个三相负载供电的静态变频器。在以下说明中，施加到负载接线柱上的电压Um包含UmLF成分和UmHF成分，UmLF成分是负载接线柱上的低频电压，在此，低频电压意味着与负载电压的基波或其谐波同一数量级的频率，UmHF成分是电机接线柱上的高频电压，换句话讲是与PWM开关频率或其谐波同一数量级的频率。也是为了便于理解下列说明，除非另外说明，在该静态变频器中所用的元件被认为是理想的。图1表示了一种根据本专利技术给一个单相负载5供电的变频器。通过一个桥式二极管型整流器装置1或其它任何公知整流器装置，该变频器在电压源Ue上拾取能量，整流后的电压被加到一个有源滤波器2的端子，该滤波器包括一个二极管D1和一个开关K5，开关K5由单元3控制，单元3处理控制参数并对装置上的开关K1、K2和K5产生指令。该有源滤波器2输出一直流电压E给直流-交流变换器4，该变换器由一个完整的桥式电路构成，该桥式电路的一个臂由两个电容器C1和C2构成，另一个臂由两个开关K1和K2构成，上述开关K1和K2由单元3的输出以PWM法控制。以在+E/2和-E/2之间变化的双极性波给单相负载5提供有中值的电源。在图1中，被供电的负载5是一单相负载，但如同我们在后面图2说明中将看到的，下面的说明可容易地扩展到根据本专利技术的用作给两相负载供电的变频器。这种类型的变频器结构具有许多优点。它因此省略了两个有源开关和它们的控制装置，并减小了散热装置的尺寸。在一些特殊的情况下，电容器C1和C2的损耗即便有的话也比它们所替换的两个开关上的损耗少。C1和C2完成低频(LF)滤波器的功能，一般是由有源滤波器电容C0完成的。C0不再进行高频(HF)滤波并且它的值可被减小。C1和C2有助于限制负载接线柱上的电压脉动比。同样，把C1和C2放在有源滤波器后面而不是象另外公知装置所做的那样紧接在无源整流桥之后，有可能使用高值的C1和C2，而所用的值小于紧接在无源整流桥之后所必需的电容值，在上述公知装置中在该位置的高值电容用作为能量储存。这可能令人满意地滤波电压E上的脉动，而不必安装一个LF滤波器电感，该电感是必须用来减小电源谐波电流的。从设置数值数据16开始，电路控制参数处理和指令产生单元3，为了给负载5的接线柱上输出所要求的波，打开和闭合开关K1、K2和K5。图1表示了这些参数的位置。每个参数控制单元B1到B6(它们的号是不限制的)对应电路控制参数拾取点的位置，这些拾取点借助象传感器12这样的装置连接。这些单元把这些参数通过联络线13送到控制参数处理单元3，该单元3从输入所置的数值16开始并经联络线9和10产生指令给开关K1、K2和K5。因此，单元B1包含有关电源Ue(电网)的控制参数，B2有关整流器1输出，B3有关有源滤波器2，B4有关有源滤器2输出，B5有关直流-交流变换器单元4，B6有关由根据本专利技术的装置供电的负载5。有关这些单元的控制参数是物理量，例如电压、电流、功率、温度、位移、速度、加速度、压力、磁场或电场。这些单元的数目可以变化，单元B1到B6可以有或可以没有，或者可以被组合和/或加权。图3利用OR和AND(或和与)代表这些6个单元的各种选择方式和可能的组合类型。该图未表示任何加权，但下面的组合是如何利用图3中表格的一个例子(10×B2)OR(5×B1)AND(0.5×B6)因此，使用者能把所置的值16输入进该装置的控制参数处理和指令发生单元3，把所要求的波形供给负载，并且利用单元B控制参数测定来修改该波形。根据本专利技术的变频器尤其适于给电感型负载供电(例如电动机)，该负载具有视在电阻R和电感L，除了以上有关任意负载所述的那些优点以外，该变频器还能提供更多的优点。如果tmax是最大时间的话，在该最大时间期间电压+E/2或-E/2(在此E是施加在臂的端头上的已整流和滤波后的直流电压，上述臂包含直流-交流变换器4中的电容器C1和C2开关K1和K2)必须加到感性负载5的接线柱上，将出现由于(R，L，C1，C2)电路的指数响应特性产生的超振荡。这些超振荡将改变加给负载5的电压波形，并会强烈地改变电容器C1和C2的中点电势，将导致它们极性的翻转。为了避免这个问题，公知的是，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静态变频器，它包括在一个直流－交流变换器端头上的有源滤波器，该直流－交流变换器给一个负载供电，其中该有源滤波器包括在整流器端头上的高频滤波用的电容器（Ｃ０），该有源滤波器包括一串联的电感（Ｌ１），首先该电感与该整流器相连，然后与一个并接的开关（Ｋ５）相连，上述开关由一个控制参数处理和指令产生单元控制，该有源滤波器还包括一串联的二极管（Ｄ１），首先该二极管与开关（Ｋ５）端头之一相连，然后与直流－交流交换器输入端相连，该直流－交流变换器由至少一个完整的桥式电路构成，该桥式电路的一个臂含有两个电容（Ｃ１，Ｃ２），另一个臂含有两个开关（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４），上述开关由同一控制参数处理和指令产生单元控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：弗郎西斯比多，西尔万伯努瓦，雅克普利索恩，热拉尔里利，热拉尔莫利佐，阿拉德罗蒂，
申请(专利权)人：埃尔麦蒂克联合体，
类型：发明
国别省市：FR[法国]