无谐波污染高压变频器能量回馈装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种针对功率单元串联型高压变频器实现能量回馈的装置。它由与每个功率单元整流桥反并联的反馈桥及其触发、控制电路构成。采用６脉冲控制方式，通过检测、比较直流母线电压和Ｒ、Ｓ、Ｔ的电压给出反馈桥导通与关断的控制信号，从而使负载制动能量反馈回交流电网。这种装置充分利用了装置中移相变压器对谐波的抵消作用，具有对电网无谐波污染、功率因数高、控制简单、损耗小、成本低等优点。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压变频器能量回馈装置，尤指一种无谐波污染的、针对功率单元串联多电平式高压变频器的能量回馈装置。高压交流变频器的功率一般都在300KW以上。它的优点是节能显著，改善工况特性明显，但是，它在应用的过程中最主要的问题是当负载制动时，会产生很大的能量，如何处理、或利用这部分能量，一直是一个棘手的问题。对于低压交流变频器，人们通常是通过大电阻释放掉这部分制动能量。对于高压变频器就不能靠这种简单的利用电阻的方法耗散掉，一般是将其回馈到电网，将制动能量再利用，但是，如何实现这种能量的回馈，并且对交流电网无谐波污染，一直困扰着业内人士。目前，高压交流变频装置主要分为电压源型和电流源型两种类型。电流源型变频装置可自然实现能量回馈，但是存在功率因数低、对电网的谐波污染大等缺点，其应用场合受到很大的限制。电压源型高压变频装置主要有以下几种类型1、高低方式高压变频器。这种装置是将电网的高压通过变压器变为低压，利用低压变频器和低压电机的组合实现变频。2、高低高方式高压变频器。与上述高低方式变频器的不同是它在低压变频器的输出侧又加了一变压器，可使用高压电机进行调速。3、三电平方式高压变频器。它是利用高压器件的串联解决耐压问题。4、功率单元串联多电平式高压变频器。它利用低压功率单元的串联实现高压，同时利用移相变压器技术解决对电网的谐波污染，采用二极管整流，使电网侧的功率因数较高。第1种和第2种类型的电压源型变频器属于过渡技术，已趋于淘汰，由于成本较低，在小功率场合仍有少量应用。第3种类型的电压源型变频器是新技术，但是受器件制约，目前最高电压只能做到4160V，不适用于国内6KV、10KV的主流电网，应用受到限制；为了解决能量回馈和对电网的谐波污染，需要采用所谓“有源前端”技术，整流桥采用与逆变桥相同的电路结构，使控制复杂，成本很高。第4种类型的电压源型变频器属于技术简单，性能优越的技术方案，但其能量回馈问题，目前一直没有解决方案。因此，本技术的目的就是提供一种针对这种普遍使用的功率单元串联多电平式高压变频器的能量回馈装置及其方法。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案一种无谐波污染高压变频器能量回馈装置，它包括多个反馈桥和反馈桥控制电路；所述反馈桥的数量与构成变频器的功率单元的数量相一致，即在每一个功率单元整流桥旁反并联一反馈桥；所述反馈桥控制电路包括用于控制反馈桥导通与关断的能量回馈工况判断电路和用于触发反馈桥器件导通的反馈桥触发电路；能量回馈工况判断电路的信号输出端与反馈桥触发电路的控制端相连，触发电路的六路输出端分别与反馈桥器件相连。所述能量回馈工况判断电路主要由功率单元整流桥整流电压峰值检测电路、功率单元直流母线电压检测电路和比较/判断电路构成；整流桥整流电压峰值检测电路用于检测整流桥整流后电压的峰值，并作为比较/判断电路的一个输入端；直流母线电压检测电路用于检测功率单元直流母线P、N之间的电压，并作为比较/判断电路的另一个输入端；比较/判断电路对这两个检测电压进行比较、判断，并输出控制信号，控制反馈桥的导通或关断。所述反馈桥触发电路采用6脉冲控制方式；它由电压检测电路和抗干扰电路组成；该电压检测电路采用比较器和选择器，对于反馈桥上桥臂的三个器件，选择电压最高的一只给出触发信号；对于反馈桥下桥臂的三个器件，选择电压最低的一只给出触发信号。所述反馈桥触发电路还可以用鉴相器，采用过零检测电路或锁相环电路，跟踪输入电压的相位，任何时刻只给出两个反馈桥器件的导通控制信号，对于上桥臂的三个器件，选择R、S、T电压瞬时值最高的一个给出导通信号；对于下桥臂的三个器件，选择R、S、T电压瞬时值最低的一个给出导通信号。由于本技术采用以上技术方案，即在每一功率单元的整流桥旁反并联一反馈桥和控制电路，从而实现制动能量的回馈、再利用。由于本技术反馈桥由满足功率单元内部电压标准的低压器件构成，故成本低；另外，控制部分的实现也非常方便，只需附加相应的电压检测环节和电压比较器即可，技术可行性好；在控制上，省去了复杂的PWM计算等，降低了控制电路的负担，同时，由于开关方式为六脉冲，使开关损耗降到最低。更重要的是，虽然本技术功率单元内普通二极管整流桥的电流波形中含有大量的谐波成分，以及反馈桥中还有的大量谐波成分，但是可通过移相变压器，使谐波成分互相抵消，从而减少对电网的谐波污染。附图说明图1为现有功率单元串联多电平式高压变频器结构示意图图2为现有功率单元电路图图3为本技术能量回馈装置中反馈桥部分电路图图4为本技术能量回馈装置中能量回馈工况判别电路原理框图图5为本技术能量回馈装置中反馈桥触发电路原理框图图6为本技术实施例中反馈桥部分具体电路图图7为本技术实施例中能量回馈工况判别电路具体电路图图8为本技术实施例中反馈桥触发电路具体电路图功率单元串联多电平式高压变频器使用过程中，当负载制动时，会产生很大的能量。为了将这部分能量回馈到电网，再利用，本技术在功率单元整流桥旁反并联了一反馈桥，通过控制电路控制反馈桥的导通与关断，从而使制动能量反馈回电网。如图3、图4、图5所示，本技术能量回馈装置主要由多个反馈桥1和控制电路2构成；控制电路2又是由能量回馈工况判断电路21和反馈桥触发电路22构成。反馈桥1的数量与构成变频器的功率单元的数量相一致，即在每一个功率单元3整流桥31旁反并联一反馈桥1(如图3所示)。在变频器正常运行时，反馈桥1是关断的，电路其它部分的工作与没有此反馈桥时是一样的。当电机制动运行时，能量通过功率单元逆变桥33回馈到直流母线电容32中，导致电容电压升高，当电容电压高于二极管整流桥31的整流电压峰值时，二极管整流桥关断，此时可以有选择的使反馈桥1的器件导通，将电容器中的能量通过反馈桥、移相整流变压器反馈回电网。为了控制反馈桥1的导通与关断，本技术能量回馈装置设计有能量回馈工况判断电路21(如图4所示)和反馈桥触发电路22(如图5所示)。如图4所示，能量回馈工况判断电路21主要由功率单元整流桥整流电压峰值检测电路211、功率单元直流母线电压检测电路212和比较/判断电路213构成。整流桥整流电压峰值检测电路211用于检测整流桥整流后电压的峰值V1，并作为比较/判断电路213的一个输入端；直流母线电压检测电路212用于检测功率单元直流母线P、N之间的电压V2，并作为比较/判断电路213的另一个输入端；比较/判断电路213对这两个检测电压进行比较、判断。当直流母线电压V2大于整流桥整流后电压的峰值V1时，比较/判断电路输出控制信号，开始控制反馈桥的导通；反之，关断反馈桥。为了使反馈桥1导通，本技术设计了反馈桥触发电路22，该触发电路采用6脉冲控制方式，如图5所示。任何时刻只给出两个反馈桥器件的导通控制信号，对于上桥臂的三个器件，选择R、S、T电压瞬时值最高的一个给出导通信号；对于下桥臂的三个器件，选择R、S、T电压瞬时值最低的一个给出导通信号。这样使反馈桥工作在与二极管桥相同的状态下，只是电流和能量流动的方向相反。如图5所示，图5(a)是采用直接电压检测法，对于上桥臂的三个器件，选择电压最高的一只给出触发信号；对于下桥臂的三个器件，选择电压最低的一只给出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无谐波污染高压变频器能量回馈装置，其特征在于： 它包括多个反馈桥和反馈桥控制电路； 所述反馈桥的数量与构成变频器的功率单元的数量相一致，即在每一个功率单元整流桥旁反并联一反馈桥； 所述反馈桥控制电路包括用于控制反馈桥导通与关断的能量回馈工况判断电路和用于触发反馈桥器件导通的反馈桥触发电路；能量回馈工况判断电路的信号输出端与反馈桥触发电路的控制端相连，触发电路的六路输出端分别与反馈桥器件相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倚鹏，
申请(专利权)人：北京利德华福技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]