專利名稱：用于變頻器的整流裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種整流裝置，尤其是涉及一種用于變頻器的整流裝置。
背景技術：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。因此不斷提高供電質(zhì)量成為電力部門的當務之急。諧波含量是衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的重要指標?，F(xiàn)代變頻器一般使用交直交的模式，先將系統(tǒng)的交流電源整流為直流電源，再將直流電通過逆變技術再轉(zhuǎn)換為交流電。諧波就是在第一個整流環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的，由于現(xiàn)在的變頻器一般采用6脈相整流橋所以變頻器系統(tǒng)側(cè)的輸入諧波一般為6N±1次的特征諧波， 隨著負荷用電量的波動變頻器輸入側(cè)的特征諧波也會因為非線性用電的消耗而改變諧波特性，隨著變頻器的使用普及，變頻器的諧波治理問題已越顯突出。目前行業(yè)中普遍采用的消除諧波的方法是在變頻器側(cè)并聯(lián)安裝電力有源濾波器，這種方法雖然能夠有效地抑制變頻器的諧波電流，但電力有源濾波器本身的體積較大成本較高，從工程操作的層面來說不利于在每個變頻器前加裝電力有源濾波器。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種無諧波、可將剩余功率反送系統(tǒng)、具有節(jié)能效果的用于變頻器的整流裝置。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種用于變頻器的整流裝置，所述的變頻器包括平波電抗器和直流電容組，所述的變頻器與電力系統(tǒng)連接，其特征在于，所述的整流裝置包括主電路和控制電路，所述的主電路的輸入端連接變頻器的平波電抗器，輸出端連接變頻器的直流電容組，所述的控制電路分別與主電路及電力系統(tǒng)連接，所述的控制電路采集電力系統(tǒng)的電流信號和主電路直流側(cè)的電壓信號，對信號進行處理后輸出控制信號，該控制信號控制主電路以基波相位的正弦化功率流與電力系統(tǒng)進行能量交換。所述的主電路為6橋臂可控IGBT整流回路。所述的控制電路包括控制電源、采樣回路、控制回路、驅(qū)動回路和保護回路，所述的采樣回路的輸入端分別與電力系統(tǒng)和主電路連接，輸出端與控制回路連接，所述的控制回路分別連接驅(qū)動回路和保護回路，所述的驅(qū)動回路和保護回路均連接主電路，所述的采樣回路對采集到的電力系統(tǒng)的電流信號及主電路直流側(cè)的電壓信號進行調(diào)制、放大和轉(zhuǎn)換處理，將信號轉(zhuǎn)化為控制回路可識別的模擬信號，控制回路發(fā)出控制信號控制主電路、驅(qū)動回路和保護回路。所述的采樣回路包括依次連接的傳感器、取樣調(diào)制電路、運算放大器和AD轉(zhuǎn)換芯片，所述的傳感器輸入端分別連接主電路和電力系統(tǒng)，所述的傳感器采集電力系統(tǒng)的電流信號和主電路直流側(cè)的電壓信號，該信號依次通過取樣調(diào)制電路、運算放大器和AD轉(zhuǎn)換芯片后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸至控制回路。[0010]所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片與AD轉(zhuǎn)換芯片連接。所述的保護回路監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)并實時提供保護控制。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點I)采用獨創(chuàng)的最佳功率流正弦化控制策略該控制策略通過功率的流向?qū)⒆冾l器所需的能量全部分解為有功(負載所需要的實際功率)和逆功(負載反送至變頻器的功率)，在分析有功時算法將所有的能量都映射到基波做功能量，在分析逆功時將變頻器的直流儲能源看做為功率源并以基波電壓的模式對系統(tǒng)反送能量(控制策略如圖4所示)。2)最小化的系統(tǒng)改造本實用新型從主電路結(jié)構上只是將原先的整流ニ極管變成了 IGBT整流橋，對變頻器而言原先的工作方式不需做任何調(diào)整，對變頻器本身而言它可以完全忽略IGBT整流橋的存在，對現(xiàn)有的變頻器廠家來說他們無需對自己的控制策略做任何調(diào)整；從外觀上看用于只是將整流橋變成了 IPM模塊，在同等功率下兩者的體積與發(fā) 熱功率幾乎一致，也就是說用戶無需對產(chǎn)品在進行額外的結(jié)構設計和熱設計就可以直接使用；本實用新型的控制部分是獨立安裝的設計的，用戶只需要將它作為ー個単元與IPM模塊連接即可；由于本實用新型的儲能源以及用于和系統(tǒng)耦合的能量交替源直接采用的是變頻器自身的平波電抗器，對于變頻器來說唯一改變的是加入了一組控制模塊。3)變頻器的使用的過程中不產(chǎn)生諧波，不產(chǎn)生無功由于采用了獨創(chuàng)的最佳功率流正弦化控制策略使得變頻器在工作的過程中不會產(chǎn)生諧波，同時也不會產(chǎn)生無功。4)逆功發(fā)生本實用新型的使用過程中能將電機反送的功率逆變回系統(tǒng)，如電梯在制動等情況下負載會將功率反送回變頻器，并將變頻器內(nèi)部的儲能電容電壓升高，傳統(tǒng)的變頻器一般采用放電電阻將多余的功率消耗掉來保證設備的正常工作，在使用了本裝置后變頻器專用前端整流裝置會將這一部分能量以逆功的形式反送回系統(tǒng)，在反送能量的時候由于采用的依舊是最佳功率流正弦化控制策略，所以反送的逆功也是不產(chǎn)生諧波不產(chǎn)生無功的存純50HZ正弦能量交換。5)核心芯片的功能強大本實用新型采用最現(xiàn)代的微處理器和和數(shù)字信號處理技木，DSP芯片的數(shù)據(jù)處理功能強大，能迅速的對所采樣的數(shù)據(jù)進行計算和分析，并且能同時處理大批量數(shù)據(jù)。
圖I為本實用新型主電路的結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型控制電路的結(jié)構示意圖；圖3為本實用新型的工作流程圖；圖4為本實用新型最佳功率流正弦化控制策略功能圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖I、圖2所示，ー種用于變頻器的整流裝置，變頻器包括平波電抗器2和直流電容組3，變頻器與電カ系統(tǒng)連接，其特征在于，整流裝置包括主電路I和控制電路，主電路I的輸入端連接變頻器的平波電抗器2，輸出端連接變頻器的直流電容組3，控制電路分別與主電路I及電カ系統(tǒng)連接，主電路I為6橋臂可控IGBT整流回路，當所有的6組驅(qū)動電路全部停止工作的時候，該整流裝置又變成了傳統(tǒng)的6脈相整流橋?？刂齐娐钒刂齐娫?、采樣回路5、控制回路6、驅(qū)動回路7和保護回路8，采樣回路4的輸入端與主電路I連接，輸出端與控制回路5連接，控制回路5分別連接驅(qū)動回路7和保護回路8，驅(qū)動回路7和保護回路8均連接主電路I。采樣回路4包括依次連接的傳感器、取樣調(diào)制電路、運算放大器和AD轉(zhuǎn)換芯片，該回路具有采樣精度高，動態(tài)范圍大，エ作穩(wěn)定性強等優(yōu)點，回路中的傳感器采 用霍爾型傳感器，采樣精度高，頻率特性好，能捕獲直流分量?？刂苹芈?包括DSP芯片與外圍控制邏輯，其中的DSP芯片采用的是美國TI公司的TMS320F28335系列高速浮點數(shù)字信號處理器，外圍控制邏輯有通用的數(shù)字門電路組成，本實用新型的控制回路具有運算速度快工作精度高反應快速等優(yōu)點。驅(qū)動電路7驅(qū)動IGBT工作，該驅(qū)動電路工作穩(wěn)定，可靠性強，能有效地保護IGBT模塊。保護回路8監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)并實時提供保護控制。本實用新型6橋臂可控IGBT整流回路采用的是日本三菱公司的IPM模塊，IPM模塊是封裝化的IGBT模塊整體工作時相較傳統(tǒng)的IGBT模塊損耗更低。本實用新型在與變頻器直接整合使用，將變頻器的直流ニ極管替換為IPM模塊安裝在散熱片上，在箱體內(nèi)部需另外安裝一套專用的控制電路模塊，該控制電路模塊有4組米樣輸入端ロ，分別是A相電流輸入米樣、B相電流輸入米樣、C相電流輸入米樣和直流側(cè)電壓采樣輸入。電壓采樣互感器在模塊的內(nèi)部已經(jīng)集成，只需將直流側(cè)的電壓信號直接接入模塊；電流互感器安裝在該控制模塊的輸出信號有6組不同的IPM觸發(fā)驅(qū)動信號。如圖3所示為本實用新型的工作流程圖，具體如下設備上電后先通過預充電回路為變頻器內(nèi)部的直流電容組進行軟充電，防止裝置在上電時由于電容組的瞬時充電給電カ電子設備帶來沖擊；當充電到達制定電壓后設備投入預充電電阻，并根據(jù)功率流正弦化策略穩(wěn)定變頻器的直流電容組工作電壓。當變頻器開始輸出電流后直流電容組將負載所需要的容量通過內(nèi)部的逆變回路提供給負載，此時直流側(cè)的電壓必定會因為能量的流失造成電壓跌落，變頻器專用前端整流裝置將所缺失的這ー部分能量以系統(tǒng)電壓同相的正弦波形式與系統(tǒng)進行能量交換并補充直流側(cè)電容組正在エ作時的電壓下降；當負載因為制動、逆轉(zhuǎn)能情況造成能量反送時直流側(cè)的電壓會因為能量的攝入而提高電壓；由于直流側(cè)電容組一般都有安全電壓值所以此時變頻器專用前端整流裝置會將負載反送的能量再逆變會系統(tǒng)。這種正弦功率流的反復交替確保了變頻器在工作時不會產(chǎn)生無功電流與諧波電流。本實用新型可以真正實現(xiàn)變頻器的能源進化，確保變頻器在任意的工作時刻都能以正弦波的能量與系統(tǒng)進行交換。本實用新型作為ー種先進的智能開關裝置，可以應用于各種規(guī)格的變頻器前端，在選擇器件時本實用新型的功率電カ電子開關器件的電流等級因與變頻器的電流等級一致。
權利要求1.一種用于變頻器的整流裝置，所述的變頻器包括平波電抗器和直流電容組，所述的變頻器與電力系統(tǒng)連接，其特征在于，所述的整流裝置包括主電路和控制電路，所述的主電路的輸入端連接變頻器的平波電抗器，輸出端連接變頻器的直流電容組，所述的控制電路分別與主電路及電力系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于變頻器的整流裝置，其特征在于，所述的主電路為6橋臂可控IGBT整流回路。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種用于變頻器的整流裝置，其特征在于，所述的控制電路包括控制電源、采樣回路、控制回路、驅(qū)動回路和保護回路，所述的采樣回路的輸入端分別與電力系統(tǒng)和主電路連接，輸出端與控制回路連接，所述的控制回路分別連接驅(qū)動回路和保護回路，所述的驅(qū)動回路和保護回路均連接主電路。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于變頻器的整流裝置，其特征在于，所述的采樣回路包括依次連接的傳感器、取樣調(diào)制電路、運算放大器和AD轉(zhuǎn)換芯片，所述的傳感器輸入端分別連接主電路和電力系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于變頻器的整流裝置，其特征在于，所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片與AD轉(zhuǎn)換芯片連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于變頻器的整流裝置，所述的變頻器包括平波電抗器和直流電容組，所述的變頻器與電力系統(tǒng)連接，所述的整流裝置包括主電路和控制電路，所述的主電路的輸入端連接變頻器的平波電抗器，輸出端連接變頻器的直流電容組，所述的控制電路分別與主電路及電力系統(tǒng)連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有不產(chǎn)生諧波、不產(chǎn)生無功功率、可向電力系統(tǒng)反送能量等優(yōu)點。
文檔編號H02M7/217GK202524310SQ201220105690
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權日2012年3月19日
發(fā)明者舒觀瀾 申請人:上海利思電氣有限公司