專利名稱：由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對變頻器控制的電機系統(tǒng)的再生電能進行吸收利用的系統(tǒng)，尤其涉及對兩臺及兩臺以上的變頻器控制的電機系統(tǒng)的再生電能進行吸收利用的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國專利申請CN101673953A公開了一種可連接多臺變頻器的新型能量回饋裝置，其包括直流并聯(lián)二極管和濾波電容電路、三相逆 變電路、三相濾波電路、智能主控制單元；所述直流并聯(lián)二極管和濾波電容電路，連接多個變頻器，限制各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；所述三相逆變電路，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；所述三相濾波電路，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、三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)信號控制三相逆變電路中六個開關(guān)管的開通和關(guān)斷；所述直流并聯(lián)二極管和濾波電容電路包括二極管D7 Dn及電解電容組Cf Cn，二極管D7 Dn陽極連接各個變頻器直流輸出正極、陰極接裝置內(nèi)部直流母線正極，裝置內(nèi)部直流母線負極連接各個變頻器直流輸出負極，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Cf Cn，，所述直流母線的電壓輸出信號傳遞給智能主控制單元；所述三相逆變電路包括高頻開關(guān)管TfT6，所述開關(guān)管以三相半橋的方式連接，所述三相逆變電路的三相輸出電流信號傳遞給智能主控制單元；所述三相濾波電路包括共頻電感LI、L2、L3和EMI濾波器，所述共頻電感LI、L2和L3的輸入端分別連接三相逆變電路的三相輸出端，所述工頻電感LI、L2和L3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三相逆變電路的驅(qū)動電路，連接三相逆變電路控制其六個開關(guān)管的開通和關(guān)斷。中國專利CN201674235U公開了一種能量回饋電梯系統(tǒng)，其包括用于向系統(tǒng)各裝置提供電力的供電裝置、電梯變頻器、與電梯變頻器相連的拽弓I電機、設(shè)置在電梯變頻器與供電裝置之間用于將電梯機械能轉(zhuǎn)換為電能并儲能后回送至供電裝置中的能量回饋裝置，該電梯系統(tǒng)至少包含兩個電梯變頻器，所述的電梯變頻器的輸出端通過變頻器回饋連接器與能量回饋裝置相連。所述的變頻器回饋連接器由四個大功率二極管D1、D2、D3、D4組成，所述的能量回饋裝置的直流輸入端子DC ( + )與大功率二極管D1、D2的負極相連，直流輸入端子DC (-)與大功率二極管D3、D4的正極相連；其中，一個電梯變頻器直流母線的正極與大功率二極管Dl的正極相連、負極N與大功率二極管D3的正極相連；另一個電梯變頻器直流母線的正極與大功率二極管D2的正極相連、負極N與大功率二極管D4的正極相連?，F(xiàn)有的這些變頻器電量吸收機構(gòu)，存在的缺陷包括只能工作于同一電網(wǎng)，也就是，兩臺變頻器的供電只能由同一個供電網(wǎng)絡(luò)提供，不能適用于兩臺及兩臺以上變頻器分別由兩個不同供電網(wǎng)絡(luò)供電的情形；各變頻器必須是電壓等級同一并且性能同一的，也就是說，不能適用于兩臺及兩臺以上變頻器之間存在電壓等級和/或電性能上的差異的情形，不能適用于處于不同電位的變頻器的連接，這大大限制了兩臺及兩臺以上變頻器電量吸收的適用范圍。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)，能夠適用于兩臺及兩臺以上變頻器分別由兩個不同供電網(wǎng)絡(luò)供電的情形，能夠適用于兩臺及兩臺以上變頻器之間存在電壓等級和/或電性能上的差異的情形，能夠適用于處于不同電位的變頻器的連接，從而大大拓寬兩臺及兩臺以上變頻器電量吸收的適用范圍。本實用新型的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)通過將各變頻器的直流母線分別連接一隔離變換裝置，可以將各變頻器所驅(qū)動的電機處于發(fā)電機狀態(tài)而生成的直流形式的電能先轉(zhuǎn)換為高頻交流形式的電能，經(jīng)由高頻變壓器隔離后，再 進行整流而得到直流形式的電能；這些隔離變換裝置的輸出端并聯(lián)在一起，從而這些經(jīng)隔離處理的直流形式的電能能夠并接到同一外部并聯(lián)直流母線上；該外部并聯(lián)直流母線為逆變裝置供電，從而經(jīng)過該逆變裝置的處理，就可以得到工頻交流形式的再生電能，該再生電能可以回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。為此，本實用新型針對上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案包括，提出一種由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)，包括各自分別控制一臺電機的至少兩臺變頻器，每臺變頻器包括通過內(nèi)部直流母線相連的整流單元和逆變單元，該系統(tǒng)還包括分別與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連的至少兩臺隔離變換裝置以及與該至少兩臺隔離變換裝置的輸出相連的逆變裝置；各隔離變換裝置的輸出是并接在同一外部并聯(lián)直流母線上，每臺隔離變換裝置包括DC/AC變換器，其與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連，用以將對應(yīng)電機處于發(fā)電狀態(tài)而產(chǎn)生的直流形式的電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電能；隔離變壓器，其輸入端與該DC/AC變換器的輸出相連；以及AC/DC變換器，其輸入端與該隔離變壓器的輸出相連，用以將該高頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能；該逆變裝置的輸入端與該外部并聯(lián)直流母線相連，用以將該外部并聯(lián)直流母線上的直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能，從而可將各電機提供的再生電能回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。所述的各臺變頻器是可以分別由電壓、相位或頻率不同的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電的；和/或，所述的各臺變頻器是可以由不同電位的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電的。所述的各臺變頻器的電性能是可以不同的。所述的工頻交流電能是指頻率為50Hz或60Hz的交流電能。所述的高頻交流電能的頻率大于所述的工頻交流電能的頻率。每臺隔離變換裝置還包括控制器，用以控制該隔離變換裝置中的DC/AC變換器的工作。該DC/AC變換器包括至少一受控開關(guān)，該控制器能夠監(jiān)測對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線上的電壓和/或電流狀態(tài)而控制該至少一受控開關(guān)的開通/關(guān)斷。該控制器還能夠監(jiān)測該外部并聯(lián)直流母線上的電壓和/或電流狀態(tài)而控制該至少一受控開關(guān)的開通/關(guān)斷。該系統(tǒng)還包括主控制器，該主控制器與各臺隔離變換裝置中的控制器相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)，可以大大拓寬兩臺及兩臺以上變頻器電能吸收系統(tǒng)的適用范圍。
圖I是本實用新型的由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)實施例一結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的隔離變換裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實用新型的由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)實施例二結(jié)構(gòu)框圖。 其中，附圖標記說明如下1變頻器11整流單元12逆變單元2電機3隔離變換裝置31 DC/AC變換器32隔離變壓器33 AC/DC變換器34控制器4逆變裝置5主控制器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型予以進一步地詳盡闡述。本實用新型提出一種由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的方法，包括設(shè)置各自分別控制一臺電機的至少兩臺變頻器，每臺變頻器包括通過內(nèi)部直流母線相連的整流單元和逆變單元，還包括設(shè)置分別與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連的至少兩臺隔離變換裝置，各隔離變換裝置的輸出端是并接在同一并聯(lián)直流母線上，每臺隔離變換裝置包括DC/AC變換器，其與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連，用以將對應(yīng)電機處于發(fā)電狀態(tài)而產(chǎn)生的直流形式的電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電能；隔離變壓器，其輸入端與該DC/AC變換器的輸出相連；以及AC/DC變換器，其輸入端與該隔離變壓器的輸出相連，用以將該高頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能；設(shè)置與該至少兩臺隔離變換裝置的輸出相連的逆變裝置，該逆變裝置的輸入端與該外部并聯(lián)直流母線相連，用以將該外部并聯(lián)直流母線上的直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能，從而可將各電機提供的再生電能回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。需要說明的是，本實用新型中所指的電機可以是單相電機，也可以是二相電機、三相電機；本實用新型中所指的交流供電網(wǎng)絡(luò)可以是三相交流供電網(wǎng)絡(luò)，也可以是單相交流供電網(wǎng)絡(luò)；本實用新型所指的逆變裝置可以是將直流轉(zhuǎn)換為單相交流的裝置，也可以是將直流轉(zhuǎn)換為三相交流的裝置。本實用新型的方法能夠適用于諸如電梯之類用電設(shè)備，可以將兩臺及兩臺以上采用了變頻器控制的電梯在運行過程中所產(chǎn)生的再生電能予以有效吸收和利用。參見圖1，本實用新型的由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)實施例一大致包括兩臺及兩臺以上的變頻器1，每臺變頻器I包括通過內(nèi)部直流母線相互連接的整流單元11和逆變單元12，每臺變頻器I可以由一個交流供電網(wǎng)絡(luò)供點，各交流供電網(wǎng)絡(luò)ACinl、ACin2-ACinN可以是同一個網(wǎng)絡(luò)，也可以是不同的網(wǎng)絡(luò)，也就是說，各臺變頻器I可以分別由電壓、相位或頻率不同的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電，各臺變頻器I可以由不同電位的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電，各臺變頻器I的電性能可以不同；每臺變頻器I可以對應(yīng)驅(qū)動一臺電機2，從而實現(xiàn)諸如電梯之類用電設(shè)備；為了能夠很好地對各臺電機2處于發(fā)電機狀態(tài)時產(chǎn)生的電能進行吸收和利用，對應(yīng)每臺變頻器1，裝設(shè)有一臺隔離變換裝置3，其輸入端連接到變頻器I的內(nèi)部直流母線+、_，其輸出端連接到一外部并聯(lián)直流母線P、N上，該外部并聯(lián)直流母線P、N可以將兩臺及兩臺以上的分別由變頻器I帶動的電機2所產(chǎn)生的電能匯合到一起，如果將該外部并聯(lián)直流母線P、N比擬為一條河流，則各隔離變換裝置3相當(dāng)于向該河流輸送水流的、具有控制開關(guān)的管道；為了能夠很好地將這些再生電能加以利用，對應(yīng)于該外部并聯(lián)直流母線P、N，還設(shè)置有逆變裝置4，其可以將該外部并聯(lián)直流母線P、N上的直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能ACback，從而可將再生電能回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。參見圖2，本實用新型的隔離變換裝置3具體包括有DC/AC變換器31，其與對應(yīng)變頻器I的內(nèi)部直流母線相連，其具有至少一受控開關(guān)，用以將對應(yīng)電機2處于發(fā)電狀態(tài)而產(chǎn)生的直流形式的電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電能；隔離變壓器 32，其輸入端與該DC/AC變換器31的輸出相連；AC/DC變換器33，其輸入端與該隔離變壓器32的輸出相連，用以將該高頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能；以及控制器34，用以控制該DC/AC變換器31中的受控開關(guān)的開通/關(guān)斷。更具體而言，該DC/AC變換器31中的受控開關(guān)可以由大功率的可控硅、晶閘管、IGBT、M0SFET等構(gòu)成，該DC/AC變換器31的具體實現(xiàn)可以多種多樣，比如，一種結(jié)構(gòu)可以是在變頻器I的內(nèi)部直流母線+、_之間串接有兩個由兩個串聯(lián)的IGBT構(gòu)成的支路，而該隔離變壓器32的初級線圈是橋接在這兩個支路上，四個IGBT的控制端分別與控制器34的相應(yīng)端口相連；另一種結(jié)構(gòu)可以是將上述的一個由兩個串聯(lián)的IGBT構(gòu)成的支路替換為由兩個串聯(lián)的電容構(gòu)成的支路，兩個IGBT的控制端分別與控制器34的相應(yīng)端口相連；又一種結(jié)構(gòu)可以是采用一個晶閘管，該隔離變壓器32的初級線圈與該晶閘管串聯(lián)，該晶閘管的控制端與控制器34的相應(yīng)端口相連。該隔離變壓器32是高頻變壓器，可以工作在比普通工頻50/60HZ高的頻率范圍，比如100Hz, IKHz，IOKHz 甚至 IOOKHz。該AC/DC變換器33可以是各種的整流、濾波電路，優(yōu)選地，可以選用全波整流電路。該控制器34包括可編程控制器、工控機、由微處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)等主單元，用以監(jiān)測對應(yīng)變頻器I的內(nèi)部直流母線+、-上的電壓和/或電流狀態(tài)的輸入側(cè)檢測單元，以及能夠監(jiān)測該外部并聯(lián)直流母線P、N上的電壓和/或電流狀態(tài)的輸出側(cè)檢測單元，從而該主單元能夠根據(jù)該輸入側(cè)檢測單元和/或輸出側(cè)檢測單元提供的信號，控制該DC/AC變換器31中的受控開關(guān)的開通/關(guān)斷，進而能夠?qū)?yīng)電機2處于發(fā)電狀態(tài)時產(chǎn)生的電能輸送到該外部并聯(lián)直流母線P、N上。參見圖3，本實用新型的由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)實施例二與上述實施例一的區(qū)別在于實施例二中的系統(tǒng)還可進一步包括主控制器5，其能夠與各臺隔離變換裝置3中的控制器34相連以協(xié)調(diào)各控制器34的工作。需要說明的是，通過設(shè)置主控制器5，可以相應(yīng)地簡化各控制器34的功能，從而降低各控制器34的軟硬件配置。上述內(nèi)容，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的實施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進行相應(yīng)的變通或修改，故本實用新型的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)，包括各自分別控制一臺電機的至少兩臺變頻器，每臺變頻器包括通過內(nèi)部直流母線相連的整流單元和逆變單元，其特征在于，該系統(tǒng)還包括分別與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連的至少兩臺隔離變換裝置以及與該至少兩臺隔離變換裝置的輸出相連的逆變裝置；各隔離變換裝置的輸出是并接在同一外部并聯(lián)直流母線上，每臺隔離變換裝置包括DC/AC變換器，其與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連，用以將對應(yīng)電機處于發(fā)電狀態(tài)而產(chǎn)生的直流形式的電能轉(zhuǎn)換為高頻交流電能；隔離變壓器，其輸入端與該DC/AC變換器的輸出相連；以及AC/DC變換器，其輸入端與該隔離變壓器的輸出相連，用以將該高頻交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能；該逆變裝置的輸入端與該外部并聯(lián)直流母線相連，用以將該外部并聯(lián)直流母線上的直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能，從而可將各電機提供的再生電能回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。
2.依據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的各臺變頻器是可以分別由電壓、相位或頻率不同的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電的；和/或，所述的各臺變頻器是可以由不同電位的交流供電網(wǎng)絡(luò)供電的。
3.依據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的各臺變頻器的電性能是可以不同的。
4.依據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的工頻交流電能是指頻率為50Hz或60Hz的交流電能。
5.依據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的高頻交流電能的頻率大于所述的工頻交流電能的頻率。
6.依據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，每臺隔離變換裝置還包括控制器，用以控制該隔離變換裝置中的DC/AC變換器的工作。
7.依據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，該DC/AC變換器包括至少一受控開關(guān)，該控制器能夠監(jiān)測對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線上的電壓和/或電流狀態(tài)而控制該至少一受控開關(guān)的開通/關(guān)斷。
8.依據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該控制器還能夠監(jiān)測該外部并聯(lián)直流母線上的電壓和/或電流狀態(tài)而控制該至少一受控開關(guān)的開通/關(guān)斷。
9.依據(jù)權(quán)利要求6至8任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括主控制器，該主控制器與各臺隔離變換裝置中的控制器相連。
專利摘要一種由變頻器的直流母線隔離變換吸收再生電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括各自分別控制一臺電機的至少兩臺變頻器；分別與對應(yīng)變頻器的內(nèi)部直流母線相連的至少兩臺隔離變換裝置；以及與該至少兩臺隔離變換裝置的輸出相連的逆變裝置；各隔離變換裝置的輸出端是并接在同一外部并聯(lián)直流母線上，每臺隔離變換裝置具體包括DC/AC變換器；隔離變壓器；以及AC/DC變換器；該逆變裝置的輸入端與該外部并聯(lián)直流母線相連，用以將該外部并聯(lián)直流母線上的直流電能轉(zhuǎn)換為工頻交流電能，從而可將各電機提供的再生電能回送到一個交流供電網(wǎng)絡(luò)和/或直接驅(qū)動相應(yīng)的用電設(shè)備。本實用新型可以大大拓寬兩臺及兩臺以上變頻器電能吸收系統(tǒng)的適用范圍。
文檔編號H02J3/38GK202586376SQ20122023024
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者袁德芳 申請人:深圳市合興加能科技有限公司