基于谐波补偿的变频器拓扑、控制方法及变频器技术

本发明专利技术公开一种基于谐波补偿的变频器拓扑、控制方法及变频器。通过设置整流电路、补偿电路以及逆变电路构成基于谐波补偿的变频器拓扑；整流电路用于将三相电源提供的初始交流电源转换为直流电源，将直流电源传输至补偿电路；补偿电路用于根据直流电源生成补偿电源，将直流电源与补偿电源进行串联叠加以生成标准直流电源，并将标准直流电源传输至逆变电路；逆变电路用于将标准直流电源转换为交流电，以驱动电机。通过补偿电路对整流电路整流后的电源进行转换，生成补偿电源，并将补偿电源与整流后的直流电源进行串联叠加，能够准确有效调整输出直流电压幅值，进一步增大功率和减少交流输出谐波含量，同时可以减少传统拓扑的电容容量和软启动电路。的电容容量和软启动电路。的电容容量和软启动电路。

【技术实现步骤摘要】
基于谐波补偿的变频器拓扑、控制方法及变频器


[0001]本专利技术涉及变频器
，尤其涉及一种基于谐波补偿的变频器拓扑、控制方法及变频器。

技术介绍

[0002]变频器(Variable
‑
frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
[0003]目前，当变频器通常由整流、电容、逆变等组成，当三相电源经过整流给电容充电时，电容的容量大、耐压高，整流器的冲击电流也大，如果选用带三相PFC的可控整流，成本会高很多。因此，如何准确有效调整整流后的电压幅值，是亟待解决的技术问题。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提出一种，旨在解决现有技术中无法低成本准确有效调整整流后的电压幅值的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种基于谐波补偿的变频器拓扑，所述基于谐波补偿的变频器拓扑包括：整流电路、补偿电路以及逆变电路；
>[0007]所述整流电路的输入端与三相电源连接，所述整流电路的正向输出端分别与所述补偿电路的正向输入端和所述补偿电路的负向输出端连接，所述整流电路的负向输出端分别与所述补偿电路的负向输入端和所述逆变电路的负向输入端连接，所述补偿电路的正向输出端与所述逆变电路的正向输入端连接，所述逆变电路的输出端与电动机连接；
[0008]所述整流电路，用于将所述三相电源提供的初始交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源传输至所述补偿电路；
[0009]所述补偿电路，用于根据所述直流电源生成补偿电源，将所述直流电源与所述补偿电源进行串联叠加，以生成标准直流电源，并将所述标准直流电源传输至所述逆变电路；
[0010]所述逆变电路，用于将所述标准直流电源转换为交流电源，以驱动电机。
[0011]可选的，所述补偿电路包括：电感、第一电容、第一二极管以及第一绝缘栅双极晶体管；
[0012]所述电感的第一端分别与所述第一电容的负极和所述整流电路的正向输出端连接，所述电感的第二端分别与所述第一二极管的阳极和所述第一绝缘栅双极晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极与所述整流电路的负向输出端和所述逆变电
路的负向输入端连接，所述第一电容的正极分别与所述第一二极管的阴极和所述逆变电路的正向输入端连接。
[0013]可选的，所述补偿电路包括：单相全桥逆变单元、中频变压器以及单相全桥整流单元；
[0014]所述单相全桥逆变单元的正向输入端与所述整流电路的正向输出端连接，所述单相全桥逆变单元的负向输入端与所述整流电路的负向输出端和所述逆变电路的负向输入端连接，所述单相全桥逆变单元的第一输出端与所述中频变压器的第一输入端连接，所述单相全桥逆变单元的第二输出端与所述中频变压器的第二输入端连接，所述中频变压器的第一输出端与所述单相全桥整流单元的第一输入端连接，所述中频变压器的第二输出端与所述单相全桥整流单元的第二输入端连接，所述单相全桥整流单元的正向输出端与所述逆变电路的正向输入端连接，所述单相全桥整流单元的负向输出端与所述整流电路的正向输出端连接；
[0015]所述单相全桥逆变单元，用于根据控制信号进行开通或关断，进而控制所述中频变压器原边交流电压的大小、方向、频率；
[0016]所述中频变压器，用于将所述中频变压器原边交流电压按原副边匝比衰减，从中频变压器副边传输至所述单相全桥整流单元；
[0017]所述单相全桥整流单元，用于将所述中频变压器副边电压整流成直流电压。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提出一种基于谐波补偿的变频器拓扑控制方法，所述方法基于如上所述的基于谐波补偿的变频器拓扑，所述控制方法包括：
[0019]整流电路将三相电源提供的初始交流电源转换为直流电源，并将所述直流电源传输至补偿电路；
[0020]所述补偿电路根据所述直流电源生成补偿电源，将所述直流电源与所述补偿电源进行叠加，以生成标准直流电源，并将所述标准直流电源传输至逆变电路；
[0021]所述逆变电路将所述标准直流电源转换为交流电，以驱动电动机。
[0022]为实现上述目的，本专利技术还提出一种变频器，所述变频器包括如上文所述的基于谐波补偿的变频器拓扑。
[0023]本专利技术通过设置整流电路、补偿电路以及逆变电路构成基于谐波补偿的变频器拓扑；整流电路的输入端与三相电源连接，整流电路的正向输出端分别与补偿电路的正向输入端和补偿电路的负向输出端连接，整流电路的负向输出端分别与补偿电路的负向输入端和逆变电路的负向输入端连接，补偿电路的正向输出端与逆变电路的正向输入端连接，逆变电路的输出端与电动机连接；整流电路用于将三相电源提供的初始交流电源转换为直流电源，并将直流电源传输至补偿电路；补偿电路用于将直流电源生成补偿电源，将直流电源与补偿电源进行串联叠加以生成标准直流电源，并将标准直流电源传输至逆变电路；逆变电路，用于将标准直流电源转换为交流电，以驱动电机。本专利技术通过补偿电路对整流电路整流后的电源进行转换，生成补偿电源，并将补偿电源与整流后的直流电源进行叠加，从而能够准确有效调整输出直流电压幅值，进一步能够增大功率和减少交流输出谐波含量。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术提出的基于谐波补偿的变频器拓扑第一实施例的功能模块图；
[0026]图2为本专利技术提出的整流电路的电路结构示意图；
[0027]图3为本专利技术提出的一种补偿电路的电路结构示意图；
[0028]图4为本专利技术提出的另一种补偿电路的电路结构示意图；
[0029]图5为本专利技术提出的逆变电路的电路结构示意图；
[0030]图6为本专利技术提出的整流电路输出直流电压的波形图(实线)；
[0031]图7为本专利技术提出的基于谐波补偿的变频器拓扑控制方法第一实施例的流程示意图。
[0032]附图标号说明：
[0033]标号名称标号名称10整流电路L电感20补偿电路C1～C2第一至第二电容30逆变电路D1～D17第一至第十七二极管201单相全桥逆变单元Q1～Q11第一至第十一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波补偿的变频器拓扑，其特征在于，所述基于谐波补偿的变频器拓扑包括：整流电路、补偿电路以及逆变电路；所述整流电路的输入端与三相电源连接，所述整流电路的正向输出端分别与所述补偿电路的正向输入端和所述补偿电路的负向输出端连接，所述整流电路的负向输出端分别与所述补偿电路的负向输入端和所述逆变电路的负向输入端连接，所述补偿电路的正向输出端与所述逆变电路的正向输入端连接，所述逆变电路的输出端与电动机连接；所述整流电路，用于将所述三相电源提供的初始交流电转换为直流电源，所述直流电源电压含有300Hz谐波，将所述直流电源传输至所述补偿电路；所述补偿电路，用于根据所述直流电源生成补偿电源，将所述直流电源与所述补偿电源进行串联叠加，以生成标准直流电源，并将所述标准直流电源传输至所述逆变电路；所述逆变电路，用于将所述标准直流电源转换为交流电，以驱动所述电动机。2.如权利要求1所述的基于谐波补偿的变频器拓扑，其特征在于，所述补偿电路包括：电感、第一电容、第一二极管以及第一绝缘栅双极晶体管；所述电感的第一端分别与所述第一电容的负极和所述整流电路的正向输出端连接，所述电感的第二端分别与所述第一二极管的阳极和所述第一绝缘栅双极晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极与所述整流电路的负向输出端连接，所述第一电容的正极分别与所述第一二极管的阴极和所述逆变电路的正向输入端连接。3.如权利要求1所述的基于谐波补偿的变频器拓扑，其特征在于，所述补偿电路包括：单相全桥逆变单元、中频变压器以及单相全桥整流单元；所述单相全桥逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云祥，蔡英朋，陈泽丰，
申请(专利权)人：深圳市云林电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：