一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，装置包括：直流电源、输入端电容，均压电阻，三电平NPC逆变桥、LC滤波电路，共模噪声抑制电路，三相异步电机、电机负载；三电平逆变器模块采用独立的控制装置，数字处理芯片DSP为主控芯片，逆变器并联利用了硬件同步电路和DSP的ECAP功能，各个逆变器模块的功率均分利用CAN通讯进行实时数据交互。本实用新型专利技术利用三相LC滤波器电感L上的磁芯，绕制三个共模电感串联连接LC滤波器的电容公共端N和输入电容的中性点O，构成一个共模噪声抑制电路。本实用新型专利技术可以降低单台逆变器的重量和体积，可靠性高，便于维护，多个逆变器模块之间具备冗余备份和自动切换的功能。变器模块之间具备冗余备份和自动切换的功能。变器模块之间具备冗余备份和自动切换的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置


[0001]本技术涉及电力电子与电机控制领域，尤其涉及一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置。

技术介绍

[0002]传统三相异步电机低压变频器一般采用两电平三相逆变桥的拓扑结构，两电平结构限制了直流母线电压的应用范围，在中高压领域，多电平结构更具应用前景，此外，传统变频器不带LC滤波器，这导致传统变频器的电磁兼容测试一般较难达到要求，尤其是对电磁兼容要求较高的场合，因此本技术采用了一种三电平逆变桥接LC滤波器的拓扑结构构成三电平逆变器，即有利于电磁兼容，又具有更宽的直流母线电压范围。然而仍然存在的问题是，传统单逆变器模块在带中大功率异步电机时，往往重量、体积和噪声都较大，而且可靠性较低，一旦报故障或者某个零部件坏掉整个装置就不能工作，装置维护困难。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提出了一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，该装置体积小，重量轻，噪声低，可靠性高，易于维护，具备冗余备份和自动切换功能。由于采用三电平NPC的拓扑结构，具有很宽的直流母线电压范围，且加上LC滤波器的接入，装置具有更好的电磁兼容特性。
[0004]本技术提出的变频调速装置包括直流电源、主接触器S1，预充接触器S2，预充电阻Rp，多个三电平逆变器模块，多个三相输出接触器，三相异步电机，主控板，通讯显示屏；
[0005]直流电源通过接触器S1、预充接触器S2和预充电阻Rp与多个三电平逆变器模块电性连接；
[0006]三电平逆变器模块与三相输出接触器一一对应；各个三电平逆变器模块的输出接触器的输出端对应相接一起再与三相异步电机的三相U，V，W电气连接；
[0007]所述通讯显示屏作为整个装置的控制单元和显示装置，显示屏的SCI通讯线与主控板连接；主控板通过CAN通讯线与各个三电平逆变器模块的CAN通讯线连接在一起。
[0008]各个三电平逆变器模块采用单独的控制装置，三电平逆变器模块控制装置的主控芯片采用DSP芯片，主控板的主控芯片采用ARM芯片。
[0009]进一步地，三电平逆变器模块包括直流电源、输入端电容，均压电阻，三电平NPC逆变桥、三相LC滤波器和共模噪声抑制电路；所述三电平NPC逆变桥采用二极管钳位型三电平逆变桥拓扑；所述三相LC滤波电路包括滤波电感L和滤波电容C；所述的共模噪声抑制电路利用滤波电感L的磁芯，分别绕制三个共模电感串联，连接电容星型接法的公共端N和直流输入端电容中性点O，用以抑制三电平逆变器模块的共模噪声。
[0010]进一步地，输入端电容包括电容C1和C2；直流电源与输入端电容并联连接，输入端电容C1和C2之间采用串并联接法，串联的中性点为O，串联电容C1、C2的两端分别并联等阻
值的均压电阻R1和R2；
[0011]输入端电容的电源正与三电平NPC逆变桥正母线连接，输入端电容的电源负与三电平NPC逆变桥负母线连接，三电平NPC逆变桥的输出端与三相LC滤波器的输入端电气连接，三相LC滤波器的输出与三相接触器的输入端电气连接，三相接触器的输出与电机电气连接。
[0012]进一步地，多个三电平逆变器并联，各个逆变器模块的中性点O和大地之间经电容连接，中性点O上的共模电压干扰经电容和大地形成回路，各个三电平逆变器模块的中性点O通过导线连接在一起。
[0013]三电平逆变器模块包括独立的控制装置，控制装置中有硬件同步电路，硬件同步电路采用DSP芯片的ECAP模块的APWM功能，实现硬件同步。
[0014]本技术提供的有益效果是：提供了一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，该装置体积小，重量轻，噪声低，可靠性高，易于维护，具备冗余备份和自动切换功能。由于采用三电平NPC的拓扑结构，具有很宽的直流母线电压范围，且加上LC滤波器的接入，装置具有更好的电磁兼容特性。
附图说明
[0015]图1是本技术一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置的装置框图；
[0016]图2是主控板和显示屏的通讯示意图；
[0017]图3是装置各个部分硬线连接关系图；
[0018]图4是硬件同步电路原理框图；
[0019]图5是三电平逆变器单模块的结构框图；
[0020]图6是两台三电平逆变器并联带异步电机的转速仿真波形图；
[0021]图7是两台三电平逆变器并联带异步电机的同步信号SYN仿真波形图；
[0022]图8是两台三电平逆变器并联带异步电机的有功功率仿真波形图；
[0023]图9是两台三电平逆变器并联带异步电机的无功功率仿真波形图。
具体实施方式
[0024]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地描述。
[0025]请参考图1，一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，包括以下部分：
[0026]直流电源、主接触器S1，预充接触器S2，预充电阻Rp，多个三电平逆变器模块，多个三相输出接触器，三相异步电机，主控板，通讯显示屏；本实施例中，三电平逆变器和三相输出接触器均取3个，但仅为解释说明，不用作限定，实际过程中，可以采用更多个。
[0027]各个三电平逆变器模块采用单独的控制装置，三电平逆变器模块控制装置的主控芯片采用DSP芯片，主控板的主控芯片采用ARM芯片。本装置中各个三电平逆变器模块共直流母线。主控板负责装置启动过程中的预充电环节，检测直流母线电压，通过控制主接触器S1和预充接触器S2，完成直流电送入各个逆变器模块，此外，主控板通过分析各个逆变器模
块经CAN通讯发送过来的信息，控制各个逆变器模块的输出接触器的开断。各个三电平逆变器模块的输出接触器的输出端对应相接一起再与三相异步电机的三相U，V，W电气连接。
[0028]三相异步电机的启停机和变频调速通过显示屏设置，显示屏设置的控制指令通过SCI通讯发送给主控板，主控板经过信息综合和分析给各个逆变器模块发送控制指令。
[0029]请参考图2，图2是主控板和显示屏的通讯示意图。
[0030]主控板以ARM芯片为主控芯片，负责与通讯显示屏的SCI通讯和与各个逆变器模块的CAN通讯，实现通讯显示屏对各个逆变器模块的操作与各个逆变器模块的信息在通讯显示屏上显示，主控板作为主控单元还负责上电过程中的预充电控制和各个逆变器模块的输出接触器控制，检测直流母线电压和直流母线电流进行监测和保护。
[0031]三相异步电机的启停机和变频调速通过显示屏设置，显示屏设置的控制指令通过SCI通讯发送给主控板，主控板经过信息的综合和分析，通过CAN通讯给各个逆变器模块发送控制指令，控制指令主要包括启停控制，故障复位控制，转速设置，其他控制指令；各个逆变器模块的信息由CAN通讯发送给主控板，主控板将信息由SCI通讯发送给显示屏在界面上显示，各个逆变器模块上传的信息主要包含有功功率、无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，其特征在于，装置包括直流电源、主接触器S1，预充接触器S2，预充电阻Rp，多个三电平逆变器模块，多个三相输出接触器，三相异步电机，主控板，通讯显示屏；直流电源通过接触器S1、预充接触器S2和预充电阻Rp与多个三电平逆变器模块电性连接；三电平逆变器模块与三相输出接触器一一对应；各个三电平逆变器模块的输出接触器的输出端对应相接一起再与三相异步电机的三相U，V，W电气连接；所述通讯显示屏作为整个装置的控制单元和显示装置，显示屏的SCI通讯线与主控板连接；主控板通过CAN通讯线与各个三电平逆变器模块的CAN通讯线连接在一起。2.如权利要求1所述的一种三电平逆变器多模块并联带异步电机的变频调速装置，其特征在于：三电平逆变器模块包括直流电源、输入端电容，均压电阻，三电平NPC逆变桥、三相LC滤波器和共模噪声抑制电路；所述三电平NPC逆变桥采用二极管钳位型三电平逆变桥拓扑；所述三相LC滤波电路包括滤波电感L和滤波电容C；所述的共模噪声抑制电路利用滤波电感L的磁芯，分别绕制三个共模电感串联，连接电容星型接法的公共端N和直流输入端电容中性点O，用以抑制三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩，李英伟，柳彬，姚川，王自然，
申请(专利权)人：武汉华海通用电气有限公司，
类型：新型
国别省市：