高保真度正弦电压变频器制造技术

本实用新型专利技术是电力电子工程技术与电气工程技术相结合产物，本实用新型专利技术是将电气工程技术广泛应用的π型滤波技术移植到现在广泛应用的正弦脉宽调制的ＳＰＷＭ变频器的输出端，二者结合后产生新型、电压畸变率小于１％的高保真度正弦电压变频器，本实用新型专利技术克服了原有变频器应用范围小、供电质量差等缺点，实现了长距离电频供电的电动机系统；输出端直接连接电容而不引起故障；改善变频系统工况，提高电动机等负载的功率周数和效率；新型变频器的无功电流大大减少，带载能力显著增强。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子工程技术与电气工程技术相结合的
，具体涉及一种新型高保真度正弦电压变频器。目前市场上出售的变频顺都是采用正弦脉宽SPWM控制技术或其变频控制模式。这种变频器输出为高幅值SPWM电压脉冲序列，且各次谐波含量十分丰富。这种变频器的输出端不准接超长电缆，尤其指屏蔽电缆，也不能直接连接电容等高容性负载，否则引发故障。另外，这种变频器输出的SPWM脉冲电压序列在工程上不直观，不便参考识别与设备调试。在自控系统中，由于输出的SPWM脉冲电压的有效值大于实际正弦基波电压的有效值，引起误导控制。在电动机等应用对象中，这种SPWM脉冲电压信号引起大量谐波损耗，使效率降低，工况恶化。总之，原有SPWM变频器的应用范围以及安全可靠性方面具有局限性。本技术的目的在于提供一种适用于各种变频器应用场合以及不同需要的、安全可靠的、可接长电缆和容性负载的高保真度正弦电压变频器。本技术主要是在高频化SPWM变频器(1)上直接连一个低通带型滤波器(2)，连接方式采用将高频化SPWM变频器(1)的输出端子(15)(16)(17)直接与低通带型滤波器(2)的输入端子(18)(19)(20)对应的连接。其中低通带型滤波器(2)是由三组低通带型滤波单元构成，每一滤波单元分别由平波电抗器(3)、(4)、(5)，滤波电容(6)、(7)、(8)和小功率阻尼电阻(9)、(10)、(11)中对应的三种元件组成。以下结合附图作进一步描述附附图说明图1为本技术结构图；附图2为低通带型滤波器结构图其中，1为高频化SPWM变频器，2为低通带型滤器，3、4、5为三只相同的平波电抗器，6、7、8为三只相同的滤波电容，9、10、11为三只相同的小功率阻尼电阻，12、13、14为高频化SPWM变频器(1)的输入端子，15、16、17为高频化SPWM变频器(1)的输出端子，21、22、23为低通带型滤波顺(2)的三相输出端子。高频化SPWM变频器(1)可采用第三代以后的快速功率开关IGBT或MOSFET作为开关元件，调制开关频率大于10KHz，而高频化SPWM变频器(1)的输入端子(12)、(13)、(14)可接三相市电电源、输出端子(15)、(16)、(17)馈出三相SPWM脉冲电压至低通带型滤波器(2)的输入端子(18)、(19)、(20)低通带型滤波器(2)的输入端子(18)、(19)、(20)接受由高频化SPWM变频器(1)输出端子(15)、(16)、(17)馈出的三相SPWM脉冲电压，其输出端子21、22、23馈出三相高保真度正弦电压。高频化SPWM变频器(1)的作用是产生三相高频SPWM脉冲电压序列，低通带型滤波器(2)的作用是把该脉冲电压整形为三相高保真真度正弦电压。低通带型滤波器(2)的输入端子(18)、(19)、(20)直接与高频化变频器(1)的输出端子(15)、(16)、(17)连接。低通带型滤波器(2)为宽带无源功率滤波器，主要由平波电抗器(3)、(4)、(5)，滤波电容(6)、(7)、(8)和小功率阻尼电阻(9)、(10)、(11)构成的三个滤波单元组合而成，每个滤波单元均跨接于低通带型滤波器(2)的两个输入端子之间。三个平波电抗器(3)、(4)、(5)的一端分别接在低带型滤波器(2)的三个输入端子(18)、(19)、(20)上，滤波电容(6)、(7)、(8)与各自对应的小功率阻尼电阻(9)(10)(11)并联后作三角接，得到三个接点，每个接点分别与三个平波电抗器(3)、(4)、(5)的另一端相连，并分别与低通带型滤波器(2)的三个输出端(21)、(22)、(23)直接连接。滤波电容(6)与小功率阻尼电阻(9)并联后与平波电抗器(3)串联构成一个滤波单元。平波电抗器(3)能够抑制掉高频谐波含量，滤波电容(6)负责进一步旁路掉高频成份，小功率阻尼电阻(9)提供平波电抗器(3)和滤波电容(6)的能量泄故回路，防止产生高频谐振现象。这样由低通带型滤波器(2)的端子(18)、(19)输入的SPWM脉冲电压经过该滤波单元作用后便产生了高保真度正弦电压。由平波电抗器(4)滤波电容(7)和小功率阻尼电阻(10)构成的滤波单元，以及由平波电抗器(5)、滤波电容(8)的小功率阻尼电阻(11)构成的滤波单元工作原理与此相同，而且同种器件的规格应完全一样。每组滤波单元均为低通带型，这样由此三组滤波单元便构成了三相低通带型滤波器(2)，它能够将由高频化SPWM变频器(1)输出端子(15)、(16)、(17)输出的高频值三相SPWM脉冲电压整形为三相高保真度正弦电压，电压畸变率能够小于1％。由于本技术能够产生三相高保真度变频变压电源，实现了供电优波化，因此消除了原有变频器的诸多缺点，实现了远距离电缆供电化，便于变频设备集中控制，新型变频设备输出端可接各种容性负载而不引起故障；改善变频器-电动机系统工况，提高了电机功率因数，新型变频器的无功电流大大减少，负载能力增强。拓展了原有变频器的应用领域，方便了用户使用。本技术具有结构简单，附加成本低，安全可靠，应用范围广泛等优点，还可以扩展用于高保真度正弦电压的不间断电源UPS。权利要求1.一种高保真度正弦电压变频器，包括整流器、电容、逆变器，其特征在于在高频化SPWM变频器(1)上直接连一个低通带型滤波器(2)，连接方式采用是将高频化SPWM变频器(1)的输出端子(15)、(16)、(17)直接与低通带型滤波器(2)的输入端子(18)、(19)、(20)对应连接，低通带型滤波器(2)主要由平波电抗器(3)(4)(5)、滤波电容(6)(7)(8)和小功率阻尼电阻(9)(10)(11)构成的三个滤波单元组合而成，每一个滤波单元均跨接于低通带型滤波器(2)的两个输入端子之间。2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于三个平波电抗器(3)、(4)、(5)的一端分别接在低带型滤波器(2)的三个输入端子(18)、(19)、(20)上，滤波电容(6)、(7)、(8)与各自对应的小功率阻尼电阻(9)(10)(11)并联后作三角接，得到三个接点，每个接点分别与三个平波电抗器(3)、(4)、(5)的另一端相连，并分别与低通带型滤波器(2)的三个输出端(21)、(22)、(23)直接连接。专利摘要本技术是电力电子工程技术与电气工程技术相结合产物,本技术是将电气工程技术广泛应用的π型滤波技术移植到现在广泛应用的正弦脉宽调制的SPWM变频器的输出端,二者结合后产生新型、电压畸变率小于1%的高保真度正弦电压变频器,本技术克服了原有变频器应用范围小、供电质量差等缺点,实现了长距离电频供电的电动机系统;输出端直接连接电容而不引起故障;改善变频系统工况,提高电动机等负载的功率周数和效率;新型变频器的无功电流大大减少,带载能力显著增强。文档编号H02M5/44GK2321164SQ9723664公开日1999年5月26日 申请日期1997年7月24日 优先权日1997年7月24日专利技术者陶近贤, 杨喜军, 王健, 古华超 申请人:华东冶金学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高保真度正弦电压变频器，包括整流器、电容、逆变器，其特征在于：在高频化ＳＰＷＭ变频器（１）上直接连一个低通带型滤波器（２），连接方式采用是将高频化ＳＰＷＭ变频器（１）的输出端子（１５）、（１６）、（１７）直接与低通带型滤波器（２）的输入端子（１８）、（１９）、（２０）对应连接，低通带型滤波器（２）主要由平波电抗器（３）（４）（５）、滤波电容（６）（７）（８）和小功率阻尼电阻（９）（１０）（１１）构成的三个滤波单元组合而成，每一个滤波单元均跨接于低通带型滤波器（２）的两个输入端子之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶近贤，杨喜军，王健，古华超，
申请(专利权)人：华东冶金学院，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]