專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變頻電源領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源。
背景技術(shù)：
變頻電源是用來(lái)將交流電變成所需頻率的正弦波電源。如

圖1所示，現(xiàn)有的三相變頻電源采用三相全橋逆變技術(shù)，三相全橋逆變電路1輸出首先通過(guò)LC濾波后，再由隔離變壓器2升壓至設(shè)計(jì)要求的電源范圍。這種電源的濾波電感采用勵(lì)磁線纜繞制，高頻過(guò)流能力強(qiáng)，由于繞制固定等原因，當(dāng)通過(guò)高頻電壓時(shí)容易造成磁振，發(fā)出高頻噪聲，并且勵(lì)磁線纜的價(jià)格高出普通線纜的數(shù)倍，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。另外，現(xiàn)有的三相變頻電源帶負(fù)載能力不足，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)相對(duì)較差，如失真度、瞬態(tài)特性等，導(dǎo)致客戶(hù)投訴較多。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型借鑒單相變頻電源的設(shè)計(jì)方案，將三相帶漏感變壓器應(yīng)用到三相變頻電源中，利用變壓器的漏感與電容構(gòu)成濾波電路進(jìn)行濾波，節(jié)省了濾波電感的安裝位置和成本損耗。本實(shí)用新型所述的應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級(jí)輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級(jí)漏感與電容組成濾波電路。本實(shí)用新型用新型三相帶漏感變壓器代替原來(lái)的隔離變壓器，并利用變壓器的漏感與次級(jí)線圈的電容形成濾波電路，原理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)操作簡(jiǎn)潔快速，效率大幅提高，減少了濾波電感，通過(guò)線包緊固、整體真空浸漆等工藝消除了高頻噪聲，還可將原來(lái)的高壓電容更換為常規(guī)的低壓電容，降低了成本。所述的三相帶漏感變壓器初級(jí)為三角形接法，次級(jí)為星形接法，利用次級(jí)的漏感與外部的電容組成濾波電路。為降低輸出電壓的失真度，本實(shí)用新型在只有電壓有效值反饋的基礎(chǔ)上引入了瞬時(shí)電壓反饋控制，并針對(duì)該三相變頻電源的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適合三相全橋的反饋控制電路，以保證變頻電源的性能指標(biāo)得到較大改善。具體的，是在三相帶漏感變壓器次級(jí)輸出端和三相全橋逆變電路輸入端之間設(shè)有瞬時(shí)電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。上述所述的瞬時(shí)電壓反饋電路包括瞬時(shí)反饋電壓采樣電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，其中瞬時(shí)反饋電壓采樣電路由分別與三相帶漏感變壓器輸出端連接的初級(jí)呈三角形接法的三只電壓互感器、與電壓互感器次級(jí)連接的三個(gè)運(yùn)放U4和相應(yīng)的電阻組成，負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路由運(yùn)放U5、分別與其反向輸入端和正向輸入端連接的電阻和電容及在輸出端與反向輸入端之間由電阻和電容并聯(lián)的反饋電路組成，運(yùn)放U5的反向輸入端輸入由運(yùn)放U4形成的反饋電壓VBACK和給定正弦波VSIN，運(yùn)放U5輸出正弦調(diào)制波M0DSIN。本實(shí)用新型涉及的瞬時(shí)電壓反饋電路與常規(guī)反饋電路不同，由于三相變壓器初級(jí)三角形接法，次級(jí)是星形接法，經(jīng)過(guò)△ /Y轉(zhuǎn)換，初、次級(jí)電壓相位產(chǎn)生30度相位差，輸出電壓直接反饋后，與給定電壓相位不一致，因此增加了由三只電壓互感器組成的三相全橋瞬時(shí)反饋轉(zhuǎn)換電路，三只電壓互感器初級(jí)首尾相接，呈三角形接法，經(jīng)其轉(zhuǎn)換，電壓互感器次級(jí)輸出電壓相位就可以與給定電壓相位相反，從而實(shí)現(xiàn)電壓瞬時(shí)反饋控制的目的。上述所述的電壓有效值反饋電路包括電壓采樣電路、有效值轉(zhuǎn)換電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，其中電壓采樣電路包括初級(jí)與三相帶漏感變壓器輸出端連接的電壓互感器、運(yùn)放 Ul及電阻，有效值轉(zhuǎn)換電路包括由運(yùn)放U2、U3及外圍電阻、二極管組成的精密整流電路和由電阻、電容組成的雙T濾波電路，負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路包括由運(yùn)放U6及外圍電阻、電容組成的有效值調(diào)節(jié)電路和與運(yùn)放U6輸入端連接的由電阻R24、電容C9組成的電壓緩升電路， 負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路輸入信號(hào)為前級(jí)形成的有效值VRMSA和給定值DACA，輸出為調(diào)節(jié)參考值 DACREF0本實(shí)用新型將三相帶漏感變壓器應(yīng)用到三相變頻電源中，利用變壓器的次級(jí)漏感與電容組成濾波電路，安裝簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)成本低，有效消除了高頻噪聲。本實(shí)用新型還通過(guò)增加瞬時(shí)電壓反饋電路，降低了輸出電壓失真度，改善了變頻電源的性能指標(biāo)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述圖1是現(xiàn)有三相變頻電源逆變輸出主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型所述三相變頻電源逆變輸出主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3是三相全橋瞬時(shí)反饋轉(zhuǎn)換電路連接結(jié)構(gòu)圖；圖4是A相有效值反饋轉(zhuǎn)換電路連接結(jié)構(gòu)圖；圖5是去掉瞬時(shí)反饋轉(zhuǎn)換電路后的A相瞬時(shí)電壓反饋電路圖；圖6是去掉有效值反饋轉(zhuǎn)換電路后的A相電壓有效值反饋電路圖；圖中，1、三相全橋逆變電路，2、隔離變壓器，3、三相帶漏感變壓器。
具體實(shí)施方式
一種應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源包括三相全橋逆變電路1和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器3及與其次級(jí)輸出端連接的三個(gè)聚丙烯電容，三相帶漏感變壓器3初級(jí)為三角形接法，次級(jí)為星形接法，三相全橋逆變電路1的輸出端與三相帶漏感變壓器3的輸入端連接，三相帶漏感變壓器3的次級(jí)漏感Ls 與電容C組成濾波電路。三相帶漏感變壓器3次級(jí)輸出端和三相全橋逆變電路1輸入端之間設(shè)有瞬時(shí)電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。所述瞬時(shí)電壓反饋電路包括瞬時(shí)反饋電壓采樣電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，由三只初級(jí)呈三角形接法的電壓互感器VA1、VB1、VC1組成三相全橋瞬時(shí)反饋轉(zhuǎn)換電路，電壓互感器初級(jí)分別接到三相帶漏感變壓器輸出端0UTA_1、0UTB_1、0UTC_1，次級(jí)輸出，以A相為例，連接到UAS1、UAS2端，與運(yùn)放U4及電阻R14、R15、R17、R26組成瞬時(shí)反饋電壓采樣電路，該電路輸出反饋電壓VBACK，經(jīng)電阻R19和電容C7輸入運(yùn)放U5反向輸入端，給定正弦波VSIN 經(jīng)電阻R27和電容ClO同時(shí)輸入運(yùn)放U5反向輸入端，經(jīng)由運(yùn)放TO、連接運(yùn)放U5輸出端和反向輸入端的相并聯(lián)的電阻R20、電容C8以及接地電阻R28、電容Cll和輸出電阻R22組成的負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，形成最終的正弦調(diào)制波M0DSIN。改變電路增益，將改變輸出波形跟隨給定波形的調(diào)節(jié)速度，因此要提高電源輸出品質(zhì)，提高失真度指標(biāo)，需要加大電阻R20的阻值，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證確定合適的阻值。所述電壓有效值反饋電路包括電壓采樣電路、有效值轉(zhuǎn)換電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，以A相為例，首先有初級(jí)與三相帶漏感變壓器次級(jí)輸出端0UTA_1、0UTN_1連接的電壓互感器VA2組成的A相有效值反饋轉(zhuǎn)換電路，次級(jí)輸出連接至UAR1、UAR2端，作為有效值采樣的輸入信號(hào)，電壓互感器VA2與運(yùn)放U1、電阻R1、R2、R3、R16組成電壓采樣電路。有效值轉(zhuǎn)換電路可分解為精密整流電路和雙T濾波電路，精密整流電路由運(yùn)放U2、U3及外圍電阻R4、 R5、R6、R7、R8、R9、R16及二極管D1、D2組成；雙T濾波電路由電阻RIO、Rll、R21、R23及電容Cl、C2、C3、C4組成，該電路屬于帶阻濾波器，因此需要根據(jù)輸出頻率段合理設(shè)計(jì)電阻電容的大小。經(jīng)整流和濾波后該電路形成有效值VRMSA，與給定值DACA共同輸入由運(yùn)放U6、 電阻1 12、1 13、1 24、1 25、電容05丄6丄9及二極管D3、D4組成的負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路中，并由其輸出調(diào)節(jié)參考值DACREF，其中電阻R24、電容C9組成電壓緩升電路，控制啟動(dòng)電壓的緩升時(shí)間，電阻R12、R13、R25和電容C5、C6組成有效值調(diào)節(jié)電路，調(diào)整電容C5、C6容值能夠改變輸出電壓幅值跟隨給定幅值的調(diào)節(jié)速度，因此要提高電源輸出品質(zhì)，提高瞬態(tài)特性，需要減小電容C5、C6的容值，，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證確定合適的容值。通過(guò)上述改進(jìn)，實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，電壓失真度指標(biāo)由3%提高到1%，瞬態(tài)特性由40ms提高到20ms，改進(jìn)效果顯著，電源輸出品質(zhì)改善后，帶載非線性負(fù)載的能力也可以得到較大提高。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，其特征在于所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級(jí)輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級(jí)漏感與電容組成濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特征在于所述三相帶漏感變壓器初級(jí)為三角形接法，次級(jí)為星形接法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特征在于 三相帶漏感變壓器次級(jí)輸出端和三相全橋逆變電路輸入端之間設(shè)有瞬時(shí)電壓反饋電路和電壓有效值反饋電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特征在于所述瞬時(shí)電壓反饋電路包括瞬時(shí)反饋電壓采樣電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，其中瞬時(shí)反饋電壓采樣電路由分別與三相帶漏感變壓器輸出端連接的初級(jí)呈三角形接法的三只電壓互感器、與電壓互感器次級(jí)連接的三個(gè)運(yùn)放U4和相應(yīng)的電阻組成，負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路由運(yùn)放TO、分別與其反向輸入端和正向輸入端連接的電阻和電容及在輸出端與反向輸入端之間由電阻和電容并聯(lián)的反饋電路組成，運(yùn)放U5的反向輸入端輸入由運(yùn)放U4形成的反饋電壓VBACK和給定正弦波VSIN，運(yùn)放U5輸出正弦調(diào)制波M0DSIN。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源，其特征在于所述電壓有效值反饋電路包括電壓采樣電路、有效值轉(zhuǎn)換電路和負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，其中電壓采樣電路包括初級(jí)與三相帶漏感變壓器輸出端連接的電壓互感器、運(yùn)放Ul及電阻，有效值轉(zhuǎn)換電路包括由運(yùn)放U2、U3及外圍電阻、二極管組成的精密整流電路和由電阻、電容組成的雙T濾波電路，負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路包括由運(yùn)放U6及外圍電阻、電容組成的有效值調(diào)節(jié)電路和與運(yùn)放U6輸入端連接的由電阻R24、電容C9組成的電壓緩升電路，負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路輸入信號(hào)為前級(jí)形成的有效值VRMSA和給定值DACA，輸出為調(diào)節(jié)參考值DACREF。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及變頻電源領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用三相帶漏感變壓器的三相變頻電源。該三相變頻電源包括三相全橋逆變電路和隔離濾波升壓電路，所述隔離濾波升壓電路包括一三相帶漏感變壓器及與其次級(jí)輸出端連接的電容，三相全橋逆變電路的輸出端與三相帶漏感變壓器的輸入端連接，三相帶漏感變壓器的次級(jí)漏感與電容組成濾波電路。本實(shí)用新型將三相帶漏感變壓器應(yīng)用到三相變頻電源中，利用變壓器的次級(jí)漏感與電容組成濾波電路，安裝簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)成本低，有效消除了高頻噪聲。本實(shí)用新型還通過(guò)增加瞬時(shí)電壓反饋電路，降低了輸出電壓失真度，改善了變頻電源的性能指標(biāo)。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK202309558SQ201120389390
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者劉慶濤, 史繼虎, 龐清奎 申請(qǐng)人:山東艾諾儀器有限公司