專利名稱：三相電壓型變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于三相電壓型變流器，其作用為整流和逆變，可用于變頻器，無(wú)功補(bǔ) 償器，有源濾波器，并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的變流器大多存在以下缺點(diǎn)(1)系統(tǒng)魯棒性不佳，需要針對(duì)不同客戶需求 來(lái)定做產(chǎn)品；(2)安全性不佳，保護(hù)措施不完善，容易造成人員受傷及電器損壞；(3)網(wǎng)側(cè)功 率因數(shù)低，諧波畸變大，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染；(4)沒有考慮電磁干擾問(wèn)題；( 可靠性不佳。尤 其是對(duì)于國(guó)內(nèi)自主研發(fā)產(chǎn)品，應(yīng)用范圍狹窄，成熟性不高，規(guī)格不完善。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，提供一種三相電壓型變流
ο本實(shí)用新型所述的三相電壓型變流器，包括控制電路部分和主電路部分，控制 電路部分主要包括順次連接的DSP電路，中轉(zhuǎn)電路和驅(qū)動(dòng)電路，主電路部分主要包括與 網(wǎng)側(cè)三相電源順次連接的隔離變壓器、電抗器、IGBT模塊和直流側(cè)濾波電容，最后與直 流側(cè)負(fù)載相連，其中控制電路部分中的驅(qū)動(dòng)電路與主電路部分中的IGBT模塊連接，其特 征在于，控制電路部分中的中轉(zhuǎn)電路包括信號(hào)的放大和整形；主電路部分中，在網(wǎng)側(cè)三 相電源與隔離變壓器之間串接有手動(dòng)調(diào)壓器(以及變流器空氣開關(guān)、交流電壓表和交流 接觸器)，在隔離變壓器與電抗器之間串接有線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN(Line-Impedance MabilizationNetworks)，在IGBT模塊和直流側(cè)濾波電容之間串接電流緩沖裝置。所述的電流緩沖裝置是這樣構(gòu)成的將充電電阻與延時(shí)繼電器并聯(lián)后，接到直流 側(cè)濾波電容與直流側(cè)負(fù)載正極之間。所述的直流側(cè)濾波電容是這樣構(gòu)成的將四個(gè)相同的電解電容兩兩串連，然后再
并聯(lián)在一起。所述的中轉(zhuǎn)電路輸入端經(jīng)過(guò)上拉電阻與施密特觸發(fā)器相連，再連反相器，再經(jīng)過(guò) 上拉電阻，最后到達(dá)中轉(zhuǎn)電路的輸出端。在所述的中轉(zhuǎn)電路中，上拉電阻與PC信號(hào)輸入端 相連，再接與非門，再接一個(gè)電阻，再接光耦觸發(fā)器件，再接上拉電阻和下拉穩(wěn)壓管，最后輸 入到DSP的PDPINTA端口。主電路與控制電路之間的關(guān)系為主電路中的傳感器測(cè)量相應(yīng)的模擬信號(hào)，進(jìn)入 控制電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、處理、運(yùn)算、放大，整形等，再由控制電路輸出驅(qū)動(dòng)主電路的IGBT模 塊，達(dá)到控制主電路的目的。上述所說(shuō)的手動(dòng)調(diào)壓器位于主電路輸入端之前，網(wǎng)側(cè)三相電源之后，其作用為可 以按照用戶要求實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)壓。上述所說(shuō)的DSP電路板主要包括DSP芯片、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn)換電路 輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入DSP芯片，DSP芯片輸出的控制信號(hào)進(jìn)入中轉(zhuǎn)電路板進(jìn)行整形和放大。[0011 ] 上述所說(shuō)的A/D轉(zhuǎn)換電路主要包括配置在DSP芯片外圍的兩片AD芯片，采用可編 程邏輯器件(CPLD)實(shí)現(xiàn)DSP與兩片AD芯片之間的通信與控制，這樣沒有使用DSP內(nèi)部AD 轉(zhuǎn)換，是由于DSP內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換精度有限，使用外部AD芯片提高了采樣精度和快速性。上述所說(shuō)的中轉(zhuǎn)電路板中含有施密特觸發(fā)器對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行整形。上述所說(shuō)的中轉(zhuǎn)電路板隨時(shí)接受驅(qū)動(dòng)板傳來(lái)的PC信號(hào)，一旦IGBT出現(xiàn)故障，DSP 的PDPINTA端口狀態(tài)由高電平變?yōu)榈碗娖?，DSP輸出信號(hào)立刻鎖住，IGBT停止工作。上述所說(shuō)的LISN接在隔離變壓器后端，用于測(cè)量IGBT模塊和電抗器產(chǎn)生的傳導(dǎo) 干擾。上述所說(shuō)的延時(shí)繼電器與充電電阻并聯(lián)，構(gòu)成電流緩沖裝置，接在三個(gè)IGBT模塊 后的直流側(cè)正極上，其作用是防止電流沖擊。剛上電時(shí)為了防止電流沖擊，延時(shí)繼電器斷 開，此時(shí)充電電阻用來(lái)緩沖電流，隨后延時(shí)繼電器閉合，將充電電阻短路。上述所說(shuō)的濾波電容，采用四個(gè)相同的電解電容，兩兩串聯(lián)，然后并聯(lián)在一起。這 樣電容值沒有變，但能更好的適應(yīng)環(huán)境變化。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果本實(shí)用新型提供的變流器采取了電路保護(hù)措施，波形校正方案，故障診斷電路，電 磁干擾檢測(cè)，高效AD轉(zhuǎn)換等，大大提高了系統(tǒng)精度、系統(tǒng)可靠性和安全性，改進(jìn)了系統(tǒng)性 能。

圖1是本實(shí)用新型整體電路圖。圖中1、手動(dòng)調(diào)壓器，2、變流器空氣開關(guān)，3、交流電壓表，4、交流接觸器，5、隔離變 壓器，6、隔離變壓器抽頭，7、LISN，8、快速熔斷器，9、交流側(cè)電流霍爾傳感器，10、交流側(cè)電 壓霍爾傳感器，11、交流測(cè)量端子，12、電抗器，13、電抗器抽頭，14、交流電流表，15、IGBT模 塊，16、充電電阻，17、延時(shí)繼電器，18、吸收電容，19、濾波電容，20、直流側(cè)電流霍爾傳感器， 21、直流電壓表，22、直流電流表，23、直流側(cè)電壓霍爾傳感器，M、直流測(cè)量端子，25、直流側(cè) 負(fù)載，26, DSP電路板，27、中轉(zhuǎn)電路板，觀、驅(qū)動(dòng)電路板。圖2是中轉(zhuǎn)電路圖，由圖2-1至圖2-3三部分分割圖共同構(gòu)成。圖中29、DSP信號(hào)輸出端，30、上拉電阻，31、施密特觸發(fā)器，32、反相器，33、上拉 電阻，34、測(cè)量端子，35、輸出端，36、PC信號(hào)輸入端，37、與非門，38、光耦觸發(fā)器件，39,3. 3V 穩(wěn)壓管，40、PC信號(hào)輸出端。
具體實(shí)施方式
整個(gè)裝置分為控制電路部分和主電路部分。其中主電路部分如圖1 電網(wǎng)A、B、C 三相火線和N相零線與手動(dòng)調(diào)壓器1相連，手動(dòng)調(diào)壓器1輸出端與變流器空氣開關(guān)2相連， 隨后連接交流電壓表3，再與交流接觸器4相連，再與隔離變壓器5相連，隔離變壓器輸出端 為隔離變壓器抽頭6，該隔離變壓器輸出端與LISN7相連，然后依次經(jīng)過(guò)快速熔斷器8、穿過(guò) 交流側(cè)電流霍爾傳感器9及交流側(cè)電壓霍爾傳感器10，隨后連接交流測(cè)量端子11，再與電 抗器12相連，電抗器輸出端為電抗器抽頭13，電抗器輸出端中的一相連接交流電流表14， 再與三個(gè)IGBT模塊15相連(其中每個(gè)IGBT模塊都接有吸收電容18)，輸出直流側(cè)正極與并聯(lián)的充電電阻16和延時(shí)繼電器17相連(充電電阻和延時(shí)繼電器二者相并聯(lián)，構(gòu)成電流 緩沖裝置)，然后直流側(cè)正極端和負(fù)極端之間與兩兩相串聯(lián)再并聯(lián)的四個(gè)電解電容構(gòu)成的 濾波電容19相連，然后正極端連接直流側(cè)電流霍爾傳感器20，而后是直流電流表22，然后 直流側(cè)正極端與負(fù)極端之間連接直流電壓表21，再與直流測(cè)量端子M相連，同時(shí)連接直流 側(cè)電壓霍爾傳感器23，最后與直流側(cè)負(fù)載25相連。其中控制電路部分見圖1 交流側(cè)電壓霍爾傳感器10、交流側(cè)電壓霍爾傳感器9、 直流側(cè)電壓霍爾23、直流側(cè)電流傳感器20輸出的傳感器模擬信號(hào)傳到DSP電路板沈的A/ D轉(zhuǎn)換電路中，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入DSP芯片，與存儲(chǔ)器中的程序及數(shù)據(jù)結(jié)合運(yùn)算，傳 出6路3. 3V控制信號(hào)進(jìn)入中轉(zhuǎn)電路板27，將信號(hào)波放大并整形，傳出6路15V控制信號(hào)，進(jìn) 入驅(qū)動(dòng)電路板觀，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三個(gè)IGBT模塊15。所述的中轉(zhuǎn)電路輸入端經(jīng)過(guò)上拉電阻與施密特觸發(fā)器相連，再連反相器，再經(jīng)過(guò) 上拉電阻，最后到達(dá)中轉(zhuǎn)電路的輸出端。在所述的中轉(zhuǎn)電路中，上拉電阻與PC信號(hào)輸入端 相連，再接與非門，再接一個(gè)電阻，再接光耦觸發(fā)器件，再接上拉電阻和下拉穩(wěn)壓管，最后輸 入到DSP的PDPINTA端口。具體連接關(guān)系詳述如下上述所說(shuō)的中轉(zhuǎn)電路板27如圖2-1 =DSP信號(hào)輸出端四經(jīng)過(guò)上拉電阻30(見圖 2-1)與施密特觸發(fā)器31相連(見圖2-2)，再連反相器32，再經(jīng)過(guò)上拉電阻33和測(cè)量端子 ；34，輸出端35進(jìn)入IGBT驅(qū)動(dòng)電路。一般情況下，IGBT驅(qū)動(dòng)電路的PC信號(hào)為高，當(dāng)任一個(gè) IGBT模塊出現(xiàn)故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路板觀(見圖1)立即檢測(cè)出并使PC信號(hào)輸入端36變?yōu)榈碗?平(見圖2- ，經(jīng)過(guò)與非門37變?yōu)楦唠娖?，高電平?huì)觸發(fā)光耦觸發(fā)器件38，經(jīng)過(guò)3. 3V穩(wěn)壓 管39，到達(dá)PC信號(hào)輸出端40 (見圖2-1)，由于PC信號(hào)輸出端與DSP的PDPINTA管腳相連， 故DSP的PDPINTA管腳為高電平，鎖住6路控制信號(hào)，使IGBT停止工作。
權(quán)利要求1.一種三相電壓型變流器，包括控制電路部分和主電路部分，控制電路部分主要包括 順次連接的DSP電路，中轉(zhuǎn)電路和驅(qū)動(dòng)電路，主電路部分主要包括與網(wǎng)側(cè)三相電源順次連 接的隔離變壓器、電抗器、IGBT模塊和直流側(cè)濾波電容，最后與直流側(cè)負(fù)載相連，其中控制 電路部分中的驅(qū)動(dòng)電路與主電路部分中的IGBT模塊連接，其特征在于，控制電路部分中的 中轉(zhuǎn)電路包括信號(hào)的放大和整形；主電路部分中，在網(wǎng)側(cè)三相電源與隔離變壓器之間串接 有手動(dòng)調(diào)壓器，在隔離變壓器與電抗器之間串接有LISN，在IGBT模塊和直流側(cè)濾波電容之 間串接電流緩沖裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電壓型變流器，其特征在于，所述的電流緩沖裝置是這 樣構(gòu)成的將充電電阻與延時(shí)繼電器并聯(lián)后，接到直流側(cè)濾波電容與直流側(cè)負(fù)載正極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電壓型變流器，其特征在于，所述的直流側(cè)濾波電容是 這樣構(gòu)成的將四個(gè)相同的電解電容兩兩串連，然后再并聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電壓型變流器，其特征在于，所述的中轉(zhuǎn)電路輸入端經(jīng) 過(guò)上拉電阻與施密特觸發(fā)器相連，再連反相器，再經(jīng)過(guò)上拉電阻，最后到達(dá)中轉(zhuǎn)電路的輸出 端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電壓型變流器，其特征在于，在所述的中轉(zhuǎn)電路中，上拉 電阻與PC信號(hào)輸入端相連，再接與非門，再接一個(gè)電阻，再接光耦觸發(fā)器件，再接上拉電阻 和下拉穩(wěn)壓管，最后輸入到DSP的PDPINTA端口。
專利摘要一種三相電壓型變流器。本實(shí)用新型所述的三相電壓型變流器除了傳統(tǒng)的拓?fù)潆娐吠猓€包括一些附加部件。在隔離變壓器前連接手動(dòng)調(diào)壓器，以滿足不同要求的輸入電壓；將LISN裝在隔離變壓器后以測(cè)量IGBT和電抗器導(dǎo)致的電磁干擾；直流側(cè)運(yùn)用了電流緩沖裝置，提高了系統(tǒng)安全性；傳感器采用霍爾器件，使測(cè)量精度更高；采用外部AD芯片，提高了AD轉(zhuǎn)換精度；自主開發(fā)的中轉(zhuǎn)電路板使DSP與主電路更好的兼容在一起，不但可以用來(lái)放大和整形DSP信號(hào)，還可以使故障PC信號(hào)進(jìn)入DSP，達(dá)到故障診斷的目的。綜合起來(lái)看，此裝置能夠提高變流系統(tǒng)高效性，安全性，實(shí)用性。
文檔編號(hào)H02M7/217GK201910745SQ20102059944
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者杜吉飛, 魏克新 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)