一种低压无谐波变频器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低压无谐波变频器，包括变频器整流部分、直流侧电容、变频器逆变部分构成的通用低压变频器，其特征在于：变频器整流部分通过串联电抗器连接到电网；变频器逆变部分通过串联电抗器带动电机；在串联电抗器前装有电流互感器和电压传感器；电流互感器和电压传感器采集到的数据通过数据采集电路送到控制电路；控制电路产生脉宽调制信号送到驱动电路；驱动电路驱动变流器产生补偿电流，通过电抗器并且经过高通滤波器滤除开关次谐波后送入电网。本实用新型专利技术可使整流阻抗增大来有效抑制高次谐波电流，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低压变频器，具体地说，涉及一种带有自身滤除谐波功能的 低压变频器，属于变频器

技术介绍
近年来，由于调速和节能的需要，变频器得到了日益广泛的应用。变频器驱动的电 动机节能效果明显，调节方便，维护简单。然而从不少用户反馈得知，变频器在提高生产效 率、降低能耗的同时，也给其输入侧、输出侧带来了谐波污染，严重时不但其自身系统无法 可靠运行，还会导致厂用电母线电压质量恶化、厂变继电保护装置误动、电动机绝缘损坏等 后果。甚至有些用户因无法承受变频器的负面影响而将变频器长期旁路，从而造成了极大 的浪费，挫伤了用户使用变频器的积极性。因此，对变频器的谐波测量、分析与治理显得尤 为重要。目前，对低压变频器谐波抑制和治理的具体方法有 (1)在电源与变频器输入侧之间串联交流电抗器，这样可使整流阻抗增大来有效 抑制高次谐波电流，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电 源的功率因数(提高到0. 75 0. 85)，这样进线电流的波形畸变大约降低30% 50%，是 不加电抗器谐波电流的一半左右，但这种方法并不能完全解决谐波问题；(2)选用适当LC滤波器，LC滤波器也称为无源滤波器，是由电容器、电抗器和电阻 器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。在 治理变频器谐波中，常用的LC滤波器为几组单调谐波滤波器和一组高通滤波器组成的滤 波装置。这种滤波器成本比较低，但也存在一些较难克服缺点这种滤波器的电容组数多， 会出现无功倒送问题；单调谐滤波器的谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而改变， 电网频率也会有一定波动，这将导致滤波器失谐；电网阻抗变化会对滤波装置尤其是其中 的单调谐滤波器的滤波效果有较大影响，更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联 谐振的可能。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种低压无谐波变频器， 这种变频器可以完美的滤除各次谐波，而且不会与系统发生谐振。本技术采用的技术方案是一种低压无谐波变频器，包括变频器整流部分、直流侧电容、变频器逆变部分构成 的通用低压变频器，其特征在于变频器整流部分通过串联电抗器连接到电网；变频器逆 变部分通过串联电抗器带动电机；在串联电抗器前装有电流互感器和电压传感器；电流互 感器和电压传感器采集到的数据通过数据采集电路送到控制电路；控制电路产生脉宽调制 信号送到驱动电路；驱动电路驱动变流器产生补偿电流，通过电抗器并且经过高通滤波器 滤除开关次谐波后送入电网。前述的一种低压无谐波变频器，其特征在于所述控制电路采用数字信号处理器 控制。本技术中，低压变频器的整流部分通过串联电抗器连接到电网，低压变频器 的逆变部分通过串联电抗器连接电机；在变频器的进线电抗器前加装电流互感器和电压霍 尔传感器，电流互感器和电压霍尔传感器二次线通过数据采集电路连接到控制电路电流； 控制电路连接驱动电路，驱动由6只绝缘栅双极型功率管组成桥式变流器，产生与检测到 的谐波电流大小相等方向相反的电流，通过串联电抗器注入电网，并在出口并联有高通滤 波器；电解电容器组成变流器的直流侧且与变流器的正负母线并联；在变流器输出端通过 电流互感器采集输出电流，连接到数据采集电路，用作反馈。本技术的有益效果是1、在电源与变频器输入侧之间串联交流电抗器，这样可使整流阻抗增大来有效抑 制高次谐波电流，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源 的功率因数，这样进线电流的波形畸变大约降低30% 50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。2、通过在变频器输入侧的交流电抗器前加装电流互感器，可检测出残余的谐波电 流，并控制变流器产生方向相反大小相等的电流，从而达到完美滤除谐波的目的。3、不会与系统发生谐振，提高电能质量，保证电力用户用电安全，节约能源，带来 直接的经济社会效益。附图说明图1是本技术的结构连接示意图。具体实施方式如图1，本技术由电流互感器6、电压霍尔传感器7、电解电容器2、绝缘栅双极 型功率管构成的桥式变流器1、电抗器3、数据采集5、控制电路4、低压变频器输入侧电抗器 8，变频器整流部分9、直流侧电容10、变频器逆变部分11、变频器出线电抗器12和高通滤波 器14组成。其中，由电解电容器2组组成变流器1的直流侧，变流器1由直流电容器2组 供电，变流器1通过PI控制方法调节直流电容2两端电压。一般来说直流电压越高，可补 偿的谐波次数越高，本装置选取850V作为直流侧电压。电解电容器2与变流器1的正负母 线并联，再与电抗器3串连，并联在电网母线上。电流互感器6和电压霍尔传感器7的二次 线连接在数据采集5和控制电路4上，一次侧连接在电网母线上。变流器1作为主要执行 部件，各桥臂通过PWM控制策略将直流电压脉冲加在电抗器3上，从而得到补偿电流。数据采集5电路采集三组信号变频器输入侧电流、变频器输入侧电压和补偿输 出电流。将其转化为数字信号后，送入控制电路4。运算和控制电路4将输入数据根据瞬 时无功理论将电流谐波分离处来，再根据无差拍(Deadbeat)控制策略输出PWM波(脉宽调 制)到驱动电路13。驱动电路13连接到IGBT(绝缘栅双极型功率管)的门极上，驱动其通 断。在每个开关周期控制电路都会把输出电流信号与指令信号作比较，将误差量叠加到下 个开关周期的指令电流中，保证补偿精度。本装置在电源与变频器输入侧之间串联交流电抗器，这样可使整流阻抗增大来有效抑制高次谐波电流，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入 电源的功率因数(提高到0. 75 0. 85)，这样进线电流的波形畸变大约降低30% 50%， 是不加电抗器谐波电流的一半左右，并且在变频器输入侧的交流电抗器前加装电流互感 器，可检测出残余的谐波电流，并控制变流器产生方向相反大小相等的电流，从而达到完美 滤除谐波的目的。控制策略采用Deadbeat (无差拍)控制算法，这种方法计算量较大，但其 开关频率固定、动态响应快的特点十分适用于并网逆变器的数字控制。其硬件基础是高性 能的双DSP(数字信号处理器)。与模拟控制相比，数字化控制具有控制灵活、易改变控制算 法和硬件调试方便等优点。以上已以较佳实施例公开了本技术，然其并非用以限制本技术，凡采用 等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压无谐波变频器，包括变频器整流部分（９）、直流侧电容（１０）、变频器逆变部分（１１）构成的通用低压变频器，其特征在于：变频器整流部分（９）通过串联电抗器（８）连接到电网；变频器逆变部分（１１）通过串联电抗器（１２）带动电机；在串联电抗器（８）前装有电流互感器（６）和电压传感器（７）；电流互感器（６）和电压传感器（７）采集到的数据通过数据采集电路（５）送到控制电路（４）；控制电路（４）产生脉宽调制信号送到驱动电路（１３）；驱动电路（１３）驱动变流器（１）产生补偿电流，通过电抗器（３）并且经过高通滤波器（１４）滤除开关次谐波后送入电网。

【技术特征摘要】
一种低压无谐波变频器，包括变频器整流部分(9)、直流侧电容(10)、变频器逆变部分(11)构成的通用低压变频器，其特征在于变频器整流部分(9)通过串联电抗器(8)连接到电网；变频器逆变部分(11)通过串联电抗器(12)带动电机；在串联电抗器(8)前装有电流互感器(6)和电压传感器(7)；电流互感器(6)和电压传感器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志新，陈兵，袁晓冬，陈国伟，王宝安，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]