專利名稱：低成本的單相高頻能量回饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能量回饋裝置。
背景技術(shù)：
電動機是電網(wǎng)的主要負載之一，由變頻器控制的電動機在加速或者提升重物時， 需要從電網(wǎng)抽取電能轉(zhuǎn)化為動能或者勢能；而在其減速或者被重物帶動運行在制動狀態(tài) 時，則會有動能或者勢能轉(zhuǎn)化回為電能，這部分電能即再生電能。在傳統(tǒng)的應(yīng)用中再生電能 大多通過連接在變頻器制動單元上的制動電阻轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉，帶來了極大地浪費；而 且這種方式會導(dǎo)致機房的環(huán)境溫度上升，不僅降低了設(shè)備的壽命，還要求在機房添加散熱 的設(shè)備，提高了運行成本。 隨著傳統(tǒng)能源的枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴重，世界能源價格不斷攀升，節(jié)能環(huán) 保意識也得到有效地推廣，所以如何有效得利用這部分再生電能就成為人們關(guān)注的一個焦 點，也是現(xiàn)在許多專家學(xué)者所研究的一個課題。 目前已有的能量回饋裝置，雖然其三相逆變電路的結(jié)構(gòu)和本文所述相同，但其大 多工作在低頻開關(guān)方式，開關(guān)頻率小于1000Hz。這種工作方式存在 (1)濾波電抗器工作噪聲很大； (2)回饋電流除基波成分以外，還包含有大量諧波電流，給電網(wǎng)帶來干擾； (3)功率因數(shù)和系統(tǒng)回饋效率不高。 等比較明顯的缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要克服現(xiàn)有能量回饋裝置存在的缺點，提供一種低成本的單相高頻能 量回饋裝置。 本實用新型采用的技術(shù)方案 低成本的單相高頻能量回饋裝置，其特征在于包括直流輸入二極管和濾波電容 電路、單相逆變電路、濾波電路、智能主控制單元； 所述直流輸入二極管和濾波電容電路，用于限制變頻器的電能只能以直流形式輸 入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩(wěn)壓濾波的作用； 所述單相逆變電路，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻同相的交 流電，傳送回電網(wǎng)中； 所述濾波電路，用于濾除基波以外的諧波； 所述智能主控制單元，通過采樣直流母線電壓、單相逆變電路的輸出電流以及電
網(wǎng)電壓信號輸出高頻脈沖觸發(fā)信號控制單相逆變電路中開關(guān)管的開通和關(guān)斷； 所述直流輸入二極管和濾波電容電路包括二極管D5、D6及電解電容組Cl Cn， 二
極管D5陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內(nèi)部直流母線正極，二極管D6陰極連接
變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內(nèi)部直流母線負極，直流母線正負極之間連接有先兩兩
3串聯(lián)再并聯(lián)的電解電容組C1 Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元； 所述單相逆變電路包括高頻開關(guān)管T1、T2、T3和T4，所述開關(guān)管以全橋方式連接， 所述單相逆變電路的輸出電流信號傳遞給智能主控制單元； 所述濾波電路包括工頻電感L和EMI濾波器，所述工頻電感L的輸入端連接單相
逆變電路的輸出端，所述工頻電感L的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電網(wǎng)
電壓同頻同相的交流電到電網(wǎng)，所述電網(wǎng)電壓信號傳遞給智能主控制單元； 所述智能主控制單元中包括有單相逆變電路的驅(qū)動電路，連接單相逆變電路控制
其四個開關(guān)管的開通和關(guān)斷。 進一步，所述濾波電路的工頻電感用于濾除低次諧波，EMI濾波器用于濾除高次諧 波。 本實用新型中的EMI濾波器可根據(jù)客戶需求的不同，將EMI濾波器與本產(chǎn)品一體 設(shè)計，也可以將EMI濾波器作為配件進行外部連接。 本實用新型的優(yōu)點可運行在單位功率因數(shù)、對電網(wǎng)諧波干擾極低、自動相位識 別、保護功能齊全、結(jié)構(gòu)簡單、無工作噪聲及成本低。
圖1是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實用新型的應(yīng)用圖。 圖4是本實用新型單相逆變電路的動作方式圖。
具體實施方式參照圖l-3，低成本的單相高頻能量回饋裝置，包括直流輸入二極管和濾波電容電 路1、單相逆變電路2、濾波電路3、智能主控制單元4 ; 所述直流輸入二極管和濾波電容電路l，用于限制變頻器的電能只能以直流形式 輸入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩(wěn)壓濾波的作用； 所述單相逆變電路2，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻同相的 交流電，傳送回電網(wǎng)中； 所述濾波電路3，用于濾除基波以外的諧波； 所述智能主控制單元4，通過采樣直流母線電壓、單相逆變電路2的輸出電流以及 電網(wǎng)電壓信號輸出高頻脈沖觸發(fā)信號控制單相逆變電路2中開關(guān)管的開通和關(guān)斷； 所述直流輸入二極管和濾波電容電路l包括二極管D5、D6及電解電容組Cl Cn， 二極管D5陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內(nèi)部直流母線正極，二極管D6陰極連 接變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內(nèi)部直流母線負極，直流母線正負極之間連接有先兩 兩串聯(lián)再并聯(lián)的電解電容組Cl Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智能主控制單 元4 ; 所述單相逆變電路2包括高頻開關(guān)管Tl、 T2、 T3和T4，所述開關(guān)管以全橋方式連 接，所述單相逆變電路2的輸出電流信號傳遞給智能主控制單元4 ; 所述濾波電路3包括工頻電感L和EMI濾波器，所述工頻電感L的輸入端連接單相逆變電路的輸出端，所述工頻電感L的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電
網(wǎng)電壓同頻同相的交流電到電網(wǎng)，所述電網(wǎng)電壓信號傳遞給智能主控制單元4; 所述智能主控制單元4中包括有單相逆變電路2的驅(qū)動電路，連接單相逆變電路
2控制其四個開關(guān)管的開通和關(guān)斷。 所述濾波電路3的工頻電感用于濾除低次諧波，EMI濾波器用于濾除高次諧波。 本實施例中的智能主控制單元所用的DSP芯片為TITMS320F280x數(shù)字信號處理 器，以雙極性正弦波調(diào)制(SP麗)方式輸出高頻脈沖信號控制單相逆變電路中開關(guān)管的開 通和關(guān)斷。圖4為雙極性正弦波調(diào)制(SP麗)算法的控制原理圖。該算法數(shù)字控制環(huán)輸出 為正弦給定信號，該給定信號通過與三角載波做比較，生成兩組互補的門極脈沖信號(頻 率大于1000Hz)，分別控制全橋中上、下橋臂開關(guān)管的開關(guān)。 本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新 型的保護范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求低成本的單相高頻能量回饋裝置，其特征在于包括直流輸入二極管和濾波電容電路、單相逆變電路、濾波電路、智能主控制單元；所述直流輸入二極管和濾波電容電路，用于限制變頻器的電能只能以直流形式輸入到能量反饋裝置中，且對直流輸入起到穩(wěn)壓濾波的作用；所述單相逆變電路，將從變頻器傳遞過來的直流電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻同相的交流電，傳送回電網(wǎng)中；所述濾波電路，用于濾除基波以外的諧波；所述智能主控制單元，通過采樣直流母線電壓、單相逆變電路的輸出電流以及電網(wǎng)電壓信號輸出高頻脈沖觸發(fā)信號控制單相逆變電路中開關(guān)管的開通和關(guān)斷；所述直流輸入二極管和濾波電容電路包括二極管D5、D6及電解電容組C1～Cn，二極管D5陽極連接變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內(nèi)部直流母線正極，二極管D6陰極連接變頻器直流輸出負極、陽極接裝置內(nèi)部直流母線負極，直流母線正負極之間連接有先兩兩串聯(lián)再并聯(lián)的電解電容組C1～Cn，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元；所述單相逆變電路包括高頻開關(guān)管T1、T2、T3和T4，所述開關(guān)管以全橋方式連接，所述單相逆變電路的輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；所述濾波電路包括工頻電感L和EMI濾波器，所述工頻電感L的輸入端連接單相逆變電路的輸出端，所述工頻電感L的輸出端連接EMI濾波器，所述EMI濾波器輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電到電網(wǎng)，所述電網(wǎng)電壓信號傳遞給智能主控制單元；所述智能主控制單元中包括有單相逆變電路的驅(qū)動電路，連接單相逆變電路控制其四個開關(guān)管的開通和關(guān)斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本的單相高頻能量回饋裝置，其特征在于所述濾波電 路的工頻電感用于濾除低次諧波，EMI濾波器用于濾除高次諧波。
專利摘要低成本的單相高頻能量回饋裝置，包括直流輸入二極管和濾波電容電路、單相逆變電路、濾波電路、智能主控制單元；所述直流輸入二極管和濾波電容電路的輸入端連接變頻器，其電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元；所述單相逆變電路的輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；所述濾波電路輸入端連接單相逆變電路的輸出端，其輸出端連接電網(wǎng)，所述電網(wǎng)電壓信號傳遞給智能主控制單元；所述智能主控制單元中包括有單相逆變電路的驅(qū)動電路，連接單相逆變電路控制其四個開關(guān)管的開通和關(guān)斷。本實用新型的優(yōu)點可運行在單位功率因數(shù)、對電網(wǎng)諧波干擾極低、自動相位識別、保護功能齊全、結(jié)構(gòu)簡單、無工作噪聲及成本低。
文檔編號H02M7/537GK201515237SQ20092019800
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者呂曉東, 朱晟, 梅燁, 蘇祥偉 申請人:杭州浙大太陽電氣有限公司