一种变频器拓扑电路制造技术

本发明专利技术公开了一种变频器预充电和制动共用功率电阻的新型拓扑电路，包括电力电子开关，预充电控制器、制动控制器、功率电阻；电力电子开关在直流电容预充电完成后接通直流电压到直流电容，预充电控制器通过功率电阻为直流电容预充电，当直流电压大于制动开启电压的设定值时，制动控制器将直流电压变换为周期可控的方波电压，并通过功率电阻消耗直流母线多余能量，功率电阻实现对直流电容的充电电流的限制；本发明专利技术解决了预充电电阻和制动电阻两组电阻分别应用的问题，共用功率电阻减小了变频器体积，同时达到了降低成本的目的。同时达到了降低成本的目的。同时达到了降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种变频器拓扑电路


[0001]本专利技术属于电力驱动
，具体涉及一种变频器预充电和制动共用功率电阻的新型拓扑电路。

技术介绍

[0002]变频器是基于电力电子技术和现代控制技术的复杂性节能产品。目前，交直交拓扑电路变频器大量应用于电力传动和电力变换设备，通过改变负载电机工作电源频率和工作电压来控制电机转速和功率。
[0003]变频器启动时，通过预充电电阻对直流电容进行充电，限制充电电流，使其减少对电网的冲击；当电机快速降速或电机由正转变为反转（或由反转变为正转）时，电机将把机械能转变为电能回馈到变频器直流母线，将引起直流母线升高，直流母线升高将会导致电力电子器件过压被击穿，因此需立即通过制动电阻消耗电机回馈能量，稳定直流母线电压，保护变频器安全。
[0004]目前，较常用的直流电容预充电拓扑电路为变频器整流输入端设置预充电变压器和与之串联的预充电电阻或者直流母线设置预充电电阻对直流电容预充电；制动功能实现的拓扑电路为制动电阻与制动控制器串联后连接与正负直流母线上。
[0005]目前预充电电阻和制动电阻分别由两组独立的电阻组件去实现各自的功能，预充电电阻和制动电阻均为大功率电阻，两组电阻的设置必将增大变频器体积和成本。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种变频器预充电和制动共用功率电阻的新型拓扑电路。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变频器拓扑电路，包括：电力电子开关，其输入端连接于直流母线正电压Ud＋，输出端连接于直流电容的正接线端Cd＋；在直流电容预充电结束后通过远程控制接通电力电子开关，将直流母线接通，在控制系统检测到直流或变频器输出短路时将通过远程控制立即分断电力电子开关；预充电控制器，其输入端连接于直流母线正电压Ud＋，输出端连接于功率电阻，功率电阻的另一端与电力电子开关的输出端和直流电容的正接线端Cd＋连接；预充电控制器工作时接通功率电阻为电容充电，预充电控制器停止工作时功率电阻也停止工作；制动控制器，其输入端与预充电控制器和功率电阻的连接点相连接，输出端与直流母线负电压Ud－和直流电容的负接线端Cd－连接；制动控制器工作时接通功率电阻消耗直流母线（直流电容）电能，制动控制器停止工作时，功率电阻也停止工作。
[0008]所述的一种变频器拓扑电路，其电力电子开关包括第一全控型开关器件组件和并联于第一全控型开关器件组件两端的第一RCD保护电路，所述的第一RCD保护电路由并联的电阻和二极管与电容串联而成，在直流电容预充电过程完成后通过外部控制信号开通或关断第一全控型开关器件组件。
[0009]所述的一种变频器拓扑电路，其预充电控制器包括第二全控型开关器件组件和并联于第二全控型开关器件组件两端的第二RCD保护电路，所述的第二RCD保护电路由并联的电阻和二极管与电容串联而成，当变频器整流电路工作后，通过外部控制信号控制第二全控型开关器件组件按照设定的开通周期规律性工作，作为功率电阻为直流电容充电，直至直流电容电压达到预充电电压设定值时，预充电控制器停止工作。
[0010]所述的一种变频器拓扑电路，其制动控制器包括第三全控型开关器件组件和并联于第三全控型开关器件组件两端的第三RCD保护电路，所述的第三RCD保护电路由并联的电阻和二极管与电容串联而成，当直流母线电压（直流电容电压）大于制动开启电压设定值时，通过外部控制信号将控制全控型开关器件组件按照设定的开通周期规律性的工作，通过功率电阻消耗多余电能，直至直流母线电压（直流电容电压）降至制动开启电压以下时，制动控制器关断。
[0011]所述的一种变频器拓扑电路，其功率电阻为低电感大功率电阻组件。
[0012]本专利技术具有以下优点：1，本专利技术电力电子开关不仅可以控制直流母线导通，而且当直流母线及后端设备发生短路故障时，可以立即分断直流母线电压，保护其它部件安全。
[0013]2，本专利技术预充电控制器通过把直流电压变换为周期可控的方波电压，实现对充电电压的调节，并通过小阻值功率电阻为直流电容充电，已达到限制充电电流的目的。
[0014]3，本专利技术采用共用的功率电阻取代预充电电阻和制动电阻，实现预充电限流和制动耗能的目的，减少了电阻的使用数量，从而降低了成本和变频器的体积。
附图说明
[0015]图1是本专利技术拓扑电路的整体框图；图2是本专利技术电力电子开关的原理图；图3是本专利技术预充电控制器的原理图；图4是本专利技术制动控制器的原理图；图5是本专利技术功率电阻的原理图。
[0016]各附图标记为：1—电力电子开关，2—预充电控制器，3—制动控制器，4—功率电阻，6—第一RCD保护电路，7—第一全控型开关器件组件，8/11/14—外部控制信号，9—第二RCD保护电路，10—第二全控型开关器件组件，12—第三RCD保护电路，13—第三全控型开关器件组件。
具体实施方式
[0017]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步具体说明。
[0018]本专利技术主要解决现有技术存在使用独立的预充电电阻为直流电容预充电和使用独立的制动电阻消耗电机回馈能量的方法，分别达到限制充电电流和稳定直流母线电压的目的。由于预充电电阻和制动电阻均为两组独立的大功率电阻，使得变频器的体积和成本增加，本专利技术提供一种变频器预充电和制动共用功率电阻的新型拓扑电路以达到限制充电电流和稳定直流母线电压的目的。
[0019]参照图1所示，本专利技术公开的一种变频器预充电和制动共用功率电阻的新型拓扑
电路，包括电力电子开关1、预充电控制器2、制动控制器3、功率电阻4、直流电容以及变频器整流电路。电力电子开关1主要是直流电容预充电完成后，接通直流电压到直流电容，预充电控制器2主要是实现把输入直流电压变换为周期可控的方波电压，并通过功率电阻4为直流电容预充电，当直流电压大于制动开启电压的设定值时，制动控制器3工作，将直流电压变换为周期可控的方波电压，并通过功率电阻4消耗直流母线多余能量；结合预充电控制器2和制动控制器3的功能，功率电阻4的主要实现对直流电容的充电电流的限制，以及通过吸收较高的直流母线电压能量，达到稳定直流母线电压的目的。
[0020]参照图2所示，电力电子开关1的输入端P1连接于直流母线正电压Ud＋，输出端P2连接于直流电容的正接线端Cd＋；当直流电容预充电过程完成后，通过外部控制信号8，将开通或关断第一全控型开关器件组件7。
[0021]所述的电力电子开关1包括第一全控型开关器件组件7和并联于第一全控型开关器件组件7两端的第一RCD保护电路6，第一RCD保护电路6由并联的电阻和二极管与电容串联而成，直流电容预充电结束后，通过远程控制接通电力电子开关1，将直流母线接通；当控制系统检测到直流或变频器输出短路时，将通过远程控制立即分断电力电子开关1。
[0022]参照图3所示，预充电控制器2的输入端P3连接于直流母线正电压Ud＋，输出端P4连接功率电阻4的P7，功率电阻4的另一端与电力电子开关1的输出端和直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频器拓扑电路，其特征在于：包括电力电子开关（1），其输入端连接于直流母线正电压Ud＋，输出端连接于直流电容的正接线端Cd＋；在直流电容预充电结束后将直流母线接通，在检测到直流或变频器输出短路时立即分断；预充电控制器（2），其输入端连接于直流母线正电压Ud＋，输出端连接于功率电阻（4），功率电阻（4）的另一端与电力电子开关（1）的输出端和直流电容的正接线端Cd＋连接；预充电控制器（2）工作时接通功率电阻（4）为电容充电，预充电控制器（2）停止工作时功率电阻（4）随之停止；制动控制器（3），其输入端与预充电控制器（2）和功率电阻（4）的连接点相连接，输出端与直流母线负电压Ud－和直流电容的负接线端Cd－连接；制动控制器（3）工作时接通功率电阻（4）消耗直流母线电能，制动控制器（3）停止工作时，功率电阻（4）随之停止。2.根据权利要求1所述的一种变频器拓扑电路，其特征在于，所述的电力电子开关（1）包括第一全控型开关器件组件（7）和并联于第一全控型开关器件组件（7）两端的第一RCD保护电路（6），所述的第一R...

【专利技术属性】
技术研发人员：代科，黎曙，谢佩韦，李盛雄，张瑞，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：