一种全可控能量回馈系统，由有源逆变电路和回馈控制电路构成，有源逆变电路由绝缘栅双极型晶体管构成，回馈控制电路由电流调节电路、同步电路、电压监测电路和驱动电路构成，电流调节电路、同步电路、电压监测电路连接至脉冲形成电路，电流调节电路将三相电流实测值整流后与设定值比较，控制输出功率器件开通与关断，电压监测电路将直流回路中的取样电压与电压设定值比较，输出电平信号再经充电隔离器送给脉冲分配电路，脉冲形成电路将同步电路的输出信号、电流调节信号、电压监测输出信号处理后送给驱动电路，驱动电路控制有源逆变电路工作。本发明专利技术电路简单、体积小，换流时间短，实现了能量的全反馈、效率高，输出波形好，功率因数高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电工领域，尤其涉及电力制动技术，特别涉及电力制动系 统中的能量优化利用方法，具体的是一种全可控能量回馈系统。技术背景现有技术中，在高速电梯、龙门刨床等一些需要频繁正、反转和快速 起、停的调速系统中， 一般采用机械制动或电力制动，与机械制动相比， 电力制动具有结构简单、安装维护方便、无机械磨擦损耗、制动力矩可灵 活调节等优点。电力制动的本质是将机械能转变成电能并加以吸收，如电 压型交一直一交变频调速系统，电力将制动过程中的机械能转变成电能再 经逆变器回送经直流回路上的储能电容中，但由于电容的储能容量有限， 如果不及时吸收储能电容中的过剩能量，电容两端产生的泵升电压导致系 统的过压保护动作并封锁逆变器输出，电动机即处于自由停车状态，达不 到快速制动的目的。目前中小容量系统中釆用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻 的方法将电能消耗在大功率电阻器中，实现电机的四象限运行，该方法虽然简单，但有如下严重缺点(1)浪费能量，降低了系统的效率。(2)电 阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作。(3)简单的能耗制动有时不 能及时抑制快速制动产生的泵升电压，限制了制动性能的提高(制动力矩 大，调速范围宽，动态性能好)。上述缺点决定了能耗制动方式只能用于 几十瓦以下的中小容量系统。传统的能量回馈系统主要由晶闸管有源逆变 器组成，由于晶闸管只能控制其开通，不能控制其关断，故称该系统为半 可控能量回馈系统，典型电路有两种， 一种是相控有源逆变器，改变有源逆变器的逆变角相位，即可控制回馈交流电网电流的大小，另一种是固定 逆变角有源逆变器加直流斩波器，控制斩波器的通断比，也可控制回馈交 流电网电流的大小，但这两种电路釆用的都是半可控元件，为了防止有源 逆变器的颠覆，必须留有充分的换流角余度，故系统的最小逆变角(3min 一般不得小于30°，由此带来了电压利用率下降、存在脉动环流、电压波 形成畸变、系统工作可靠性下降等许多缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全可控能量回馈系统，所述的这种全可控能 量回馈系统要解决现有的能耗制动技术中能源浪费、控制效果不理想的技 术问题。本专利技术的这种全可控能量回馈系统由有源逆变电路和回馈控制电路 构成，其中，所述的有源逆变电路由三对绝缘栅双极型晶体管构成，任意 一对绝缘栅双极型晶体管均由一个第一绝缘栅双极型晶体管和一个第二 绝缘栅双极型晶体管构成，第一绝缘栅双极型晶体管的发射极均与第二绝 缘栅双极型晶体管的集电极连接，任意一个第一绝缘栅双极型晶体管和第 二绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射极之间均连接有一个二极管，三相 交流输入端中的三根相线各自与 一对绝缘栅双极型晶体管中的第一绝缘 栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极之间的连 接线连接，三对绝缘栅双极型晶体管中的第一绝缘栅双极型晶体管的集电 极相互连接形成一个正极输出端，三对绝缘栅双极型晶体管中的第二绝缘 栅双极型晶体管的发射极相互连接形成 一个负极输出端，正极输出端和负 极输出端之间连接有电容器，正极输出端和负极输出端之间与所述的电容 器并联地连接有两个串联的电阻器，两个串联的电阻器之间连接有一个电 极接线，所述的回馈控制电路由电流调节电路、同步电路、电压监测电路 和驱动电路构成，所述的电流调节电路、同步电路、电压监测电路都连接 至脉冲形成电路，所迷的三相交流输入端中的三根相线连接至所述的电流调节电路，所述的电流调节电路将三相电流实测值经整流后与电流设定值 比较，利用滞环调节器控制输出功率器件的开通与关断信号，所述的电压 监测电路将直流回路中的取样电压与电压设定值比较，输出相应的电平信 号再经充电隔离器送给脉冲分配电路，所述的脉冲形成电路将同步电路的 输出信号、电流调节信号、电压监测输出信号处理后再整形放大传送给所 述的驱动电路。进一步的，所述的电压监测电路中的比较器为带回差的比较器。 进一步的，所述的同步电路为所述的有源逆变电路提供同步信号。 进一步的，所述的回馈控制电路设置有与上位微机的联络信号线，联络信号线将能量回馈系统的状态通知上位微机，并通过上位微机来判断回馈系统的工作状态。本专利技术的工作原理是电流调节电路将三相电流实测值经整流后与电 流设定值比较，经滞环调节器来控制输出功率器件的开通与关断信号，电 压监测电路将直流回路中的取样电压与电压设定值比较，输出相应的电平 信号再经充电隔离器送给脉冲分配电路，以控制能量回馈系统的工作，所 述的脉冲形成电路将同步电路的输出信号、电流调节信号、电压监测输出 信号处理后再整形放大送给所述的驱动电路，所述的驱动电路的输出连接 至一对绝缘栅双极型晶体管中的集电极，以驱动和控制有源逆变电路工 作。电压监测电路将直流回路中的取样电压与电压设定值比较，输出相应的电平信号再经充电隔离器送给所述的脉冲产生电路，以控制能量回馈系 统的工作与否，且所述的电压监测电路采用了带回差的比较器，可避免系统在临界工作点振荡。同步电路为所述的有源逆变电路提供同步信号。回 馈控制电路设置的与上位微机的联络信号线，可将能量回馈系统的状态及 时通知上位微机，并通过上位微机判断来保证回馈系统的正常工作。本专利技术与已有技术相对照，其效果是积极和明显的。本专利技术采用有源 逆变方式把电动机减速制动时产生的再生能量回馈电网的装置。它可以克 服通用变频器传统制动电阻方式低效、难以满足快速制动和频繁正反转的 不足，使通用变频器可在四象限运行。本专利技术主电路采用可关断开关元件， 集有源逆变与电流控制功能于一体。本专利技术省略了隔离变压器、直流斩波器、电路简单、体积小；无脉动环流，换流时间短，实现了能量的全反馈、 系统效率高；输出波形好，功率因数高，对电网污染小；工作十分可靠， 解决了半可控能量回馈系统中存在颠覆变频器的隐患；随着可关断功率器 件价格不断下降，全可控能量回馈系统的总成本已基本与传统的半可控能 量回馈系统的成本相当，因而具有很大的推广价值和广阔的应用前景。本专利技术的目的、特征及优点将通过实施例进行详细说明。 附图说明图l是本专利技术一种全可控能量回馈系统的一个优选实施例的功能框架 示意图。图2是本专利技术一种全可控能量回馈系统的一个优选实施例中的绝缘栅双极型晶体管导通特性示意图。图3是本专利技术一种全可控能量回馈系统中的同步电路的信号连接示意图。图4是本专利技术一种全可控能量回馈系统中的同步电路中采用的判相序 电路的示意图。图5是本专利技术一种全可控能量回馈系统中的同步电路中采用的判相序 电路的相序波形图。图6是有源逆变器输出给交流电网的电压波形，图7表明本系统的输出电流也近似于正弦波，具体实施方式如图1和图2所示，本专利技术一种全可控能量回馈系统，有源逆变电路 和回馈控制电路构成，其中，所述的有源逆变电路由三对绝缘栅双极型晶 体管构成，任意一对绝缘栅双极型晶体管均由一个第一绝缘栅双极型晶体管和一个第二绝缘栅双极型晶体管构成，第一绝缘栅双极型晶体管的发射极均与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，任意一个第一绝缘栅双极 型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射极之间均连接有一个二极管，三相交流输入端中的三根相线各自与 一对绝缘栅双极型晶体管中的第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极之间的连接线连本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全可控能量回馈系统，由有源逆变电路和回馈控制电路构成，其特征在于：所述的有源逆变电路由三对绝缘栅双极型晶体管构成，任意一对绝缘栅双极型晶体管均由一个第一绝缘栅双极型晶体管和一个第二绝缘栅双极型晶体管构成，第一绝缘栅双极型晶体管的发射极均与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，任意一个第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射极之间均连接有一个二极管，三相交流输入端中的三根相线各自与一对绝缘栅双极型晶体管中的第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与第二绝缘栅双极型晶体管的集电极之间的连接线连接，三对绝缘栅双极型晶体管中的第一绝缘栅双极型晶体管的集电极相互连接形成一个正极输出端，三对绝缘栅双极型晶体管中的第二绝缘栅双极型晶体管的发射极相互连接形成一个负极输出端，正极输出端和负极输出端之间连接有电容器，正极输出端和负极输出端之间与所述的电容器并联地连接有两个串联的电阻器，两个串联的电阻器之间连接有一个电极接线，所述的回馈控制电路由电流调节电路、同步电路、电压监测电路和驱动电路构成，所述的电流调节电路、同步电路、电压监测电路都连接至脉冲形成电路，所述的三相交流输入端中的三根相线连接至所述的电流调节电路，所述的电流调节电路将三相电流实测值经整流后与电流设定值比较，利用滞环调节器控制输出功率器件的开通与关断信号，所述的电压监测电路将直流回路中的取样电压与电压设定值比较，输出相应的电平信号再经充电隔离器送给脉冲分配电路，所述的脉冲形成电路将同步电路的输出信号、电流调节信号、电压监测输出信号处理后再整形放大传送给所述的驱动电路。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：古俊银，
申请(专利权)人：上海三荣电梯有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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