專利名稱：能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻調(diào)速器，尤其涉及一種能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器。
背景技術(shù)：
在冶金、化工、建筑、礦山等工業(yè)領(lǐng)域中，廣泛地使用電機(jī)設(shè)備。近年來，由于調(diào)速和節(jié)能方面的需要，選用變頻調(diào)速器的場合就越來越多了。
圖1是通用變頻調(diào)速器主電路工作原理它由整流電路1、濾波電路2、逆變電路3組成。整流電路是由不可控整流二極管模塊構(gòu)成，整流輸出的直流電壓經(jīng)濾波電路的電容濾波后送至逆變電路的逆變模塊IGBT。由于二極管整流電路不具有開關(guān)功能，整流橋輸出電壓的大小取決于電源電壓的幅值。二極管整流器的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)應(yīng)接近于1，但實際上由于中間直流回路采用大電容器作濾波器，整流器的輸入電流是電容器的充電電容，呈較為陡峭的脈沖波，其諧波含量較大，雖然其基波功率因數(shù)接近于1，但總功率因數(shù)小于1。而電源的內(nèi)阻抗可以起到緩沖作用，內(nèi)部阻抗值越大則輸入電流的諧波含量越小。當(dāng)電源容量相對較大，電源阻抗較小時，將使諧波含量相對變大。
對于雙極性調(diào)制的變頻器，其輸出電壓波形展開式為u0(t)=2EdnπΣn=1∞[1+2Σi=1n/2(-1)icos(nαi)]sin(nωt)---(1)]]>式中n-諧波的次數(shù)n＝1，3，5……；
ai-開關(guān)角，i＝1，2，3……N/2；Ed-變頻器直流側(cè)電壓；N-載波比。
由(1)式可見，各項諧波的幅值為un(t)=2EdnπΣn=1∞[1+2Σi=1n/2(-1)icos(nαi)]---(2)]]>令n＝1，則得出變頻器輸出電壓的基波幅值為un(t)=2EdπΣn=1∞[1+2Σi=1n/2(-1)icos(nαi)]---(3)]]>從(1)、(2)、(3)式可以看出，通用變頻器的輸出電壓中確實含有除基波以外的其他諧波。較低次諧波通常對電機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動，而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電機(jī)出力不足，故變頻器輸出的高低次諧波必須抑制。為了解決這一問題，市場上推出了很多種可以抑制輸出諧波的方法，如增加電源設(shè)備內(nèi)阻抗、在電源輸入端采用RC濾波電路、在輸入電源側(cè)安裝專用濾波器、在輸入電源側(cè)安裝Y-Δ、Δ-Δ組合的兩個變壓器來濾波、通過CPU調(diào)節(jié)變頻器的載波比等等。這些方法，有的投資昂貴，有的不易控制，且最后的效果也都是不太理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器，旨在解決上述的缺陷。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括整流電路、濾波電路、逆變電路；還包括一個與電源的輸入端串接的交流電抗器，一個與整流電路并接的半可控硅整流模塊，一個在整流電路和半可控硅整流模塊之間的充電電阻，二個分別與濾波電路中第一電容和第二電容并接的第一電阻和第二電阻，一個與濾波電路并接的制動電路，一個在濾波電路和制動電路之間的直流電抗器，一個與逆變電路并接的逆變吸收電容，二個分別串接在A和C相線上的霍爾元器件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是能有效的抑制諧波，另外還使電源輸出偏差率下降到±5％。


圖1是通用變頻調(diào)速器的主電路示意圖；圖2是本發(fā)明的主電路示意圖；圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)原理框圖；圖4是輸入輸出的電壓電流比較波形圖；具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述由圖2可見本發(fā)明包括整流電路1、濾波電路2、逆變電路3；還包括一個與電源的輸入端串接的交流電抗器9，一個與整流電路1并接的半可控硅整流模塊7，一個在整流電路1和半可控硅整流模塊7之間的充電電阻4，二個分別與濾波電路2中第一電容C1和第二電容C2并接的第一電阻R1和第二電阻R2，一個與濾波電路2并接的制動電路5，一個在濾波電路2和制動電路5之間的直流電抗器10，一個與逆變電路3并接的逆變吸收電容6，二個分別串接在A和C相線上的霍爾元器件8；所述的交流電抗器9由三個第一電感Lr1、第二電感Lr2、第三電感Lr3組成，分別串接在電源的輸入端；所述的半可控硅整流模塊7由三塊半可控硅整流模塊并接而成；所述的第一半可控硅整流模塊由第一個可控硅VS1和第一個二極管VS2串連組成；所述的第二半可控硅整流模塊由第二個可控硅VS3和第二個二極管VS4串連組成；所述的第三半可控硅整流模塊由第三個可控硅VS5和第三個二極管VS6串連組成；所述的制動電路5由一個外接制動電阻Rb(它的阻值、功率大小需根據(jù)變頻器的功率大小來計算選擇)與一個第四二極管D7并聯(lián)再與一個單極型場效應(yīng)管V7(具有輸入阻抗很高、噪聲低、動態(tài)范圍大、功耗小、成本低和易于集成等特點(diǎn))串連組成。
霍爾集成電路是一種利用霍爾效應(yīng)工作的磁敏元件，由于它由霍爾元件和有電子電路構(gòu)成一體，故稱霍爾集成電路。具有霍爾效應(yīng)的元件稱為霍爾元件?；魻栃?yīng)指的是給元件加上相互垂直的控制電流I和磁場B后，便會產(chǎn)生既垂直于磁場方向又垂直于電流方向的感應(yīng)電壓。當(dāng)沒有控制電流或沒有垂直于電流方向的磁場時，便無輸出電壓?？梢哉f，霍爾元件具有將磁信號轉(zhuǎn)換成電信號的能力。
由圖3可見在電源的輸入端串接一個交流電抗器來增加電源阻抗值，使輸入的電流諧含量相對減少。之后，通過整流模塊對濾波電路中的濾波電容C1、C2充電，為防充電電流過大損壞器件，在直流側(cè)的正端串接了一個充電電阻來減小充電電流。在對濾波電路中的濾波電容充電時，為了保證正負(fù)兩端電壓的平衡，在兩個濾波電容兩端各并接了一個功率、阻值一樣的第一電阻R1和第二電阻R2。等C1、C2充電完成之后，它為控制處理器提供了工作電源，此時，處理器會根據(jù)外部輸入指令讓半可控硅整流模塊觸發(fā)導(dǎo)通，來取代不可控整流模塊和充電電阻的工作，來實現(xiàn)輸入可控。之后，再經(jīng)直流電抗器進(jìn)一步消除濾波未完的直流雜波信號，再為IGBT逆變器模塊提供一個直流工作電壓，通過DSP微處理器來控制IGBT逆變模塊的高速開關(guān)，使其逆變成一個可控的交流信號輸出至電機(jī)，而IGBT逆變模塊在高速開關(guān)時，又會產(chǎn)生一尖鋒電壓電壓，為了消除尖鋒電壓信號，在每一個IGBT逆變模塊的正負(fù)兩端并接了一個可吸收尖鋒電壓信號的逆變吸收電容。當(dāng)逆變輸出至電機(jī)的電壓電流信號發(fā)生欠壓、過壓、過流時，串接在A、C兩相線的上霍爾元器件能立即檢測到，并送至DSP微處理器進(jìn)行比較分析處理，發(fā)出相應(yīng)的錯誤報告并立即停機(jī)。當(dāng)電機(jī)在停機(jī)或制動時，能量經(jīng)逆變器回饋到直流側(cè)，使直流側(cè)濾波電容上的電壓升高，當(dāng)該值超過設(shè)定值時，此時的制動電路中的三極管由于受DSP微處理器監(jiān)控，會自動給三極管施加基極信號使之導(dǎo)通，將制動電路中的電阻與電容并聯(lián)，則存儲于電容中的再生能量經(jīng)該電阻消耗掉。
由圖4可見本發(fā)明的效果相當(dāng)明顯。
權(quán)利要求
1.一種能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器，包括整流電路(1)、濾波電路(2)、逆變電路(3)；其特征在于還包括一個與電源的輸入端串接的交流電抗器(9)，一個與整流電路(1)并接的半可控硅整流模塊(7)，一個在整流電路(1)和半可控硅整流模塊(7)之間的充電電阻(4)，二個分別與濾波電路(2)中第一電容(C1)和第二電容(C2)并接的第一電阻(R1)和第二電阻(R2)，一個與濾波電路(2)并接的制動電路(5)，一個在濾波電路(2)和制動電路(5)之間的直流電抗器(10)，一個與逆變電路(3)并接的逆變吸收電容(6)，二個分別串接在A和C相線上的霍爾元器件(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器，其特征在于所述的交流電抗器(9)由三個第一電感(Lr1)、第二電感(Lr2)、第三電感(Lr3)組成，分別串接在電源的輸入端；所述的半可控硅整流模塊(7)由三塊半可控硅整流模塊并接而成；所述的第一半可控硅整流模塊由第一個可控(VS1)和第一個二極管(VS2)串連組成；所述的第二半可控硅整流模塊由第二個可控硅(VS3)和第二個二極管(VS4)串連組成；所述的第三半可控硅整流模塊由第三個可控硅(VS5)和第三個二極管(VS6)串連組成；所述的制動電路(5)由一個外接制動電阻(Rb)與一個第四二極管(D7)并聯(lián)再與一個單極型場效應(yīng)管(V7)串連組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能抑制產(chǎn)生諧波的變頻調(diào)速器，包括整流電路(1)、濾波電路(2)、逆變電路(3)；還包括與電源的輸入端串接的交流電抗器(9)，與整流電路(1)并接的半可控硅整流模塊(7)，在整流電路(1)和半可控硅整流模塊(7)之間的充電電阻(4)，二個分別與濾波電路(2)中第一電容(C1)和第二電容(C2)并接的第一電阻(R1)和第二電阻(R2)，與濾波電路(2)并接的制動電路(5)，在濾波電路(2)和制動電路(5)之間的直流電抗器(10)，與逆變電路(3)并接的逆變吸收電容(6)，二個分別串接在A和C線上的霍爾元器件(8)；能有效的抑制諧波，另外還使電源輸出偏差率下降到±5％。
文檔編號H02M7/505GK101051814SQ20061002544
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者陳國成, 張德寬 申請人:上海雷諾爾電氣有限公司