專利名稱:一種包含pwm變流電路的變頻器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種包含PWM變流電路的變頻器，該電路包括交流電輸入端和直流電輸出端；電連接在交流電輸入端和直流電輸出端之間的PWM變流電路。本實(shí)用新型裝置用于電力系統(tǒng)發(fā)生電壓暫降時的變頻器欠壓保護(hù)停機(jī)治理，使之具備低電壓穿越能力，同時在電網(wǎng)電壓正常時，可提供無功功率補(bǔ)償及諧波抑制功能，消除變頻器對電網(wǎng)的污染。
【專利說明】
一種包含PWM變流電路的變頻器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及變頻器低電壓停機(jī)保護(hù)及變頻器電能質(zhì)量治理電路。更具體地，涉及一種包含PWM變流電路的變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器以其優(yōu)良的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果，在工業(yè)生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。但是由于電網(wǎng)不可避免的出現(xiàn)電壓暫降等現(xiàn)象，導(dǎo)致變頻器在使用中經(jīng)常發(fā)生停機(jī)保護(hù)問題，進(jìn)而引起所驅(qū)動的電機(jī)停止運(yùn)行。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，生產(chǎn)過程往往是自動化連續(xù)性生產(chǎn)，各個工藝流程緊密配合，相互協(xié)調(diào)，只要其中一臺設(shè)備出現(xiàn)保護(hù)停機(jī)，就會引起生產(chǎn)工藝過程的紊亂，甚至導(dǎo)致整條生產(chǎn)線非計劃停機(jī)，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會導(dǎo)致人身傷亡和環(huán)境污染事故。因此，如何使變頻器在電壓暫降發(fā)生時仍能正常工作成為一項(xiàng)亟待解決的重要問題。
[0003]現(xiàn)有解決變頻器低電壓停機(jī)保護(hù)問題往往通過加裝設(shè)備實(shí)現(xiàn)，如加裝不間斷電源UPS(Uninterruptible Power Supply)、動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR(Dynamic VoltageRestorer)、固態(tài)切換開關(guān)SSTS(Solid State Transfer Switch)、DC_BANK等，但這些方案均存在一定的弊端。
[0004]不間斷電源UPS:UPS是能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但性能完善，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等電源問題。但變頻器前加裝UPS時，所需容量較大，投資成本高，同時UPS自身的轉(zhuǎn)換效率低，且使用電池，可靠性存在一定的風(fēng)險，極少數(shù)廠家使用這種方式。
[0005]動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR= DVR裝置通過串聯(lián)在敏感負(fù)荷和系統(tǒng)之間，迅速地補(bǔ)償了電網(wǎng)中的電壓暫降、震蕩等故障，提高了用戶端的電能質(zhì)量，是保證敏感工業(yè)設(shè)備不受電壓暫降影響的有效辦法。DVR相對UPS有經(jīng)濟(jì)上面的優(yōu)勢，可以節(jié)約生產(chǎn)成本，但是也有致命的弱點(diǎn)，即補(bǔ)償時間超過幾秒以上則無法繼續(xù)補(bǔ)償，而且當(dāng)電網(wǎng)電壓低于額定50%以下，或者完全中斷時，DVR就無法使用了。
[0006]固態(tài)切換開關(guān)SSTS:固態(tài)切換開關(guān)SSTS基于先進(jìn)的半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙電源之間快速切換，切換時間控制在20ms以內(nèi)。但SSTS方案有效的前提是兩路供電電源相互獨(dú)立，即其中一路電源故障時，另外一路電源必須正常，在實(shí)際系統(tǒng)中，完全具備雙路獨(dú)立電源的場合很少，因此，該方案的使用受到限制。
[0007]DC-BANK = DC-BANK采用對變頻器直流母線進(jìn)行電壓支撐的方法，儲能器件采用蓄電池，當(dāng)電壓暫降時，蓄電池釋放能量進(jìn)行電壓支撐，從而避免變頻器保護(hù)停機(jī)。該方案有效的前提是蓄電池性能可靠，但在實(shí)際應(yīng)用中，蓄電池往往得不到有效維護(hù)，在出現(xiàn)電壓暫降時才發(fā)現(xiàn)蓄電池實(shí)際性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計要求，甚至?xí)霈F(xiàn)蓄電池爆炸等事故。蓄電池作為唯一的一道生命線，卻無法在關(guān)鍵時刻發(fā)揮“保命”作用。另外蓄電池壽命短，平均壽命一般只有2-3年，更換維護(hù)成本高，同時占用體積較大。如果采用超級電容器等其它儲能材料時，成本會更高。
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，特提出本實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于提供一種包含PffM變流電路的變頻器。
[0010]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0011]一種PffM變流電路，所述電路包括:
[0012]交流電輸入端和直流電輸出端；
[0013]電連接在交流電輸入端和直流電輸出端之間的PffM變流器。
[0014]進(jìn)一步的，所述電路還包括:三相電抗器，所述三相電抗器的輸入端與交流電輸入端連接，所述三相電抗器的輸出端與所述PWM變流器的輸入端連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述電路還包括:第一直流支撐電容，所述第一直流支撐電容的兩端與所述PffM變流器的輸出端并聯(lián)連接。
[0016]進(jìn)一步的，所述電路還包括:半導(dǎo)體開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在所述PWM變流器輸出端的正極和直流電輸出端的正極之間，其中半導(dǎo)體開關(guān)的陽極和所述PWM變流器輸出端的正極連接，半導(dǎo)體開關(guān)的陰極和直流電輸出端的正極連接。
[0017]一種變頻器，在所述變頻器的交流電輸入端與所述變頻器的直流母線PN端之間并聯(lián)所述的PWM變流電路，所述PWM變流電路的交流電輸入端與所述變頻器的交流電輸入端連接，所述PWM變流電路的直流電輸出端與所述變頻器的直流母線PN端連接。
[0018]進(jìn)一步的，所述變頻器包括:整流單元和逆變單元，所述整流單元的輸入端為所述變頻器的交流電輸入端，所述整流單元的輸出端為所述變頻器的直流母線PN端，所述整流單元的輸出端與所述逆變單元的輸入端連接，所述逆變單元的輸出端為所述變頻器的輸出端。
[0019]進(jìn)一步的，所述變頻器還包括:第二直流支撐電容，所述第二直流支撐電容的兩端與所述整流單元的輸出端并聯(lián)連接。
[0020]—種包含如上所述的變頻器的設(shè)備，在所述設(shè)備的電動機(jī)與外部三相電網(wǎng)之間電連接所述變頻器。
[0021 ]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0022]本實(shí)用新型的PWM變流電路將變頻器的直流母線電壓支撐、有源濾波和無功補(bǔ)償三種功能集成在一起，既能在電網(wǎng)電壓暫降時維持變頻器正常運(yùn)行，又能在電網(wǎng)電壓正常時對變頻器進(jìn)行有源濾波和無功補(bǔ)償。與常規(guī)的不間斷電源UPS、動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR、固態(tài)切換開關(guān)SSTS、DC-BANK等解決方案相比，功能完善，性價比高。
【附圖說明】

[0023]圖1為本實(shí)用新型變頻器的電能質(zhì)量綜合治理裝置的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1-變頻器;2-PWM變流電路；3-三相電網(wǎng)；4_電動機(jī)；11_整流單元；12-第二直流支撐電容；13-逆變單元;21-三相電抗器;22-PWM變流器;23-第一直流支撐電容;24-半導(dǎo)體開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了更清楚地說明本實(shí)用新型，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0026]如圖1所示，一種PffM變流電路，該電路包括:
[0027]交流電輸入端和直流電輸出端；
[0028]電連接在交流電輸入端和直流電輸出端之間的PffM變流器22，還包括:三相電抗器21、第一直流支撐電容23和半導(dǎo)體開關(guān)24;三相電抗器21的輸入端與交流電輸入端連接，三相電抗器21的輸出端與PffM變流器22的輸入端連接;第一直流支撐電容23的兩端與PffM變流器22的輸出端并聯(lián)連接;半導(dǎo)體開關(guān)24串聯(lián)在PWM變流器22輸出端的正極和直流電輸出端的正極之間，半導(dǎo)體開關(guān)24的陽極和PffM變流器22輸出端的正極連接，半導(dǎo)體開關(guān)24的陰極和直流電輸出端的正極連接;直流電輸出端與外部設(shè)備變頻器I的直流母線PN端連接。
[0029]—種變頻器，在變頻器I的輸入端與變頻器I的直流母線PN端之間并聯(lián)所述的PWM變流電路;變頻器I包括整流單元11和逆變單元13，整流單元11的輸入端為變頻器I的輸入端，整流單元11的輸出端為變頻器直流母線PN端，整流單元11的輸出端與逆變單元13的輸入端連接，逆變單元13的輸出端為變頻器I的輸出端，變頻器I的輸出端與電動機(jī)4連接。
[0030]變頻器I還包括第二直流支撐電容12，第二直流支撐電容12的兩端與整流單元11的輸出端，即變頻器I的直流母線PN端并聯(lián)連接。
[0031 ]將含有所述PWM變流電路的變頻器I與電動機(jī)4連接，三相電抗器21的一端和變頻器I的輸入端并聯(lián)，共同接入三相電網(wǎng)3，另一端接至PWM變流器22的交流側(cè)，PffM變流器22的直流側(cè)并聯(lián)第一直流支撐電容23后，經(jīng)過半導(dǎo)體開關(guān)24和變頻器I的直流母線PN端并聯(lián)，通過半導(dǎo)體開關(guān)24的控制實(shí)現(xiàn)對變頻器I的直流母線的電壓支撐，變頻器I由整流單元11、直流支撐電容12和逆變單元13三部分組成，變頻器I的輸入端接至三相電網(wǎng)3，輸出端接至電動機(jī)4，本實(shí)施例中的整流單元11采用整流器，逆變單元13采用逆變器。
[0032]本實(shí)施例中的三相電抗器21還可采用變壓器代替，半導(dǎo)體開關(guān)24除了半控器件晶閘管之外，還可以采用其它半導(dǎo)體開關(guān)器件，包括全控器件。
[0033]本實(shí)用新型的PWM變流電路的三相電抗器21的一端和變頻器I的輸入端并聯(lián)，共同接入三相電網(wǎng)3，三相電抗器21的另一端接至PffM變流器22的交流側(cè)，PffM變流器22的直流側(cè)并聯(lián)第一支撐電容23后，經(jīng)過半導(dǎo)體開關(guān)24和變頻器I的直流母線PN端并聯(lián)，通過半導(dǎo)體開關(guān)24的控制實(shí)現(xiàn)對變頻器I直流母線的電壓支撐。所述PWM變流電路有兩種工作模式，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降時，PWM變流電路工作在整流模式，快速向變頻器I的直流母線充電，對其提供能量支撐，從而避免母線電壓跌落至設(shè)定門限而保護(hù)停機(jī)；當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時，PWM變流電路工作在逆變模式，提供附加的電能質(zhì)量治理功能，即對電網(wǎng)進(jìn)行有源濾波和無功補(bǔ)償，消除變頻器I對電網(wǎng)造成的諧波和功率因數(shù)低等污染。
[0034]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種包含PWM變流電路的變頻器，其特征在于:在所述變頻器的交流電輸入端與所述變頻器的直流母線PN端之間并聯(lián)有PffM變流電路，所述變頻器包括整流單元和逆變單元，所述整流單元的輸入端為所述變頻器的交流電輸入端，所述整流單元的輸出端為所述變頻器的直流母線PN端，所述整流單元的輸出端與所述逆變單元的輸入端連接，所述逆變單元的輸出端為所述變頻器的輸出端，所述PWM變流電路的交流電輸入端與所述變頻器的交流電輸入端連接，所述P麗變流電路的直流電輸出端與所述變頻器的直流母線PN端連接，所述PWM變流電路包括交流電輸入端和直流電輸出端;還包括電連接在交流電輸入端和直流電輸出端之間的PWM變流器、三相電抗器、第一直流支撐電容以及半導(dǎo)體開關(guān)，所述三相電抗器的輸入端與交流電輸入端連接，所述三相電抗器的輸出端與所述PWM變流器的輸入端連接，所述第一直流支撐電容的兩端與所述PWM變流器的輸出端并聯(lián)連接，所述半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在所述PWM變流器輸出端的正極和直流電輸出端的正極之間，其中半導(dǎo)體開關(guān)的陽極和所述PffM變流器輸出端的正極連接，半導(dǎo)體開關(guān)的陰極和直流電輸出端的正極連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述變頻器還包括:第二直流支撐電容，所述第二直流支撐電容的兩端與所述整流單元的輸出端并聯(lián)連接。
【文檔編號】H02J3/01GK205724904SQ201620169024
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】黃勝利, 韓潤萍, 周靈霄, 宋凌云, 王永忠, 王妍萍, 馬小鐵
【申請人】北京服裝學(xué)院