本發(fā)明涉及變頻器領(lǐng)域，具體涉及一種高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)機(jī)的廣泛使用，相應(yīng)的電機(jī)控制設(shè)備的需求量增加。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。根據(jù)實(shí)際電機(jī)控制的需要，變頻器可以按一定比例改變電壓以及頻率來控制輸出端的電壓以及電流值。變頻器根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。同時(shí)變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓保護(hù)等。但是很多保護(hù)模塊的功能較為分立，缺乏集中式保護(hù)模塊的設(shè)計(jì)，比如欠載保護(hù)功能僅有時(shí)作為單獨(dú)的模塊出現(xiàn)，這不利于變頻器的智能化發(fā)展。

同時(shí)，在很多變頻器的逆變器中現(xiàn)在使用的電力電子器件的功耗高，致使是使用過程中很容易導(dǎo)致溫度上升，進(jìn)而影響變頻器的使用效率。并且很多散熱措施的使用更是增加了變頻器的成本，不利于電機(jī)使用企業(yè)利益的最大化。因此變頻器所使用的電力電子器件的性能的提高對(duì)于變頻器的高效性、節(jié)能型、以及經(jīng)濟(jì)性都有很重要的意義。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本案發(fā)明人結(jié)合自身多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)明了一種高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器，其中內(nèi)置的高效IGBT結(jié)構(gòu)可以降低功耗，調(diào)高變頻器的整體效能，同時(shí)增加了集中保護(hù)模塊，能夠響應(yīng)實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、以及欠載檢測保護(hù)功能，并且電流矢量控制更加準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器控制電機(jī)運(yùn)行在安全性、高性能、以及節(jié)能性方面的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理、具有高效IGBT結(jié)構(gòu)、矢量控制、以及保護(hù)功能全面的高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器，包括用以接收外界輸入命令并實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)監(jiān)測以及控制變頻器輸出電壓與電流值的中央處理器、用以手動(dòng)向所述中央處理器輸入指令的鍵盤模塊、用以對(duì)所述中央處理器設(shè)定固定邏輯功能的PLC模塊、用以為所述中央處理器提供電源的電源模塊、用以接收所述中央處理器的輸出信號(hào)顯示變頻器相關(guān)參數(shù)值的顯示模塊、用以輸出控制后的電壓及電流的變頻器輸出電路、用以接收所述中央處理器的控制命令驅(qū)動(dòng)所述變頻器輸出電路的驅(qū)動(dòng)模塊、用以濾除所述變頻器輸出電路輸出的電壓及電流所含雜波的濾波電路、用以對(duì)變頻器輸出端電壓及電流值采樣的電流電壓采樣模塊、以及具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、以及欠載檢測保護(hù)功能響應(yīng)的保護(hù)模塊。

所述變頻器輸出電路包括用以將輸入交流電整流成直流電的整流電路，用以傳輸經(jīng)整流后直流電的直流中間電路，以及用以被所述驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)并將直流電逆變?yōu)樗杞涣麟娸敵龅哪孀兤鳌?/p>

所述變頻器輸出電路的所述逆變器內(nèi)設(shè)有高效絕緣柵雙極晶體管的IGBT結(jié)構(gòu)，并且所述IGBT結(jié)構(gòu)內(nèi)場氧化層上的部分局部柵極去除，用以降低IGBT功耗。

所述IGBT結(jié)構(gòu)內(nèi)置的柵極為摻有雜質(zhì)的多晶硅，用以增強(qiáng)導(dǎo)電性，提高所述IGBT結(jié)構(gòu)的性能。

所述保護(hù)模塊包括用以檢測電機(jī)過壓故障并進(jìn)行過壓保護(hù)的過壓保護(hù)模塊、用以檢測電機(jī)過流故障并進(jìn)行過流保護(hù)的過流保護(hù)模塊、用以檢測電機(jī)運(yùn)行過程中短路故障并進(jìn)行短路保護(hù)的短路保護(hù)模塊、以及用以檢測欠載運(yùn)行并進(jìn)行欠載保護(hù)的欠載檢測保護(hù)模塊。

本發(fā)明的有益效果是：該電流矢量型高性能變頻器設(shè)計(jì)合理，不僅可以利用矢量控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電壓、以及電流的控制，且集成了過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、以及欠載檢測保護(hù)多種保護(hù)功能，同時(shí)高效的絕緣柵雙極晶體管IGBT結(jié)構(gòu)可以降低損耗，進(jìn)一步提高變頻器的性能，實(shí)現(xiàn)了變頻器控制電機(jī)運(yùn)行在安全性、高性能、以及節(jié)能性方面的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明：高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器的框架示意圖；

圖2是本發(fā)明：變頻器輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明：保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參照?qǐng)D1所示的高效絕緣柵雙極IGBT結(jié)構(gòu)變頻器，包括用以接收外界輸入命令并實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)監(jiān)測以及控制變頻器輸出電壓與電流值的中央處理器1、用以手動(dòng)向所述中央處理器1輸入指令的鍵盤模塊2、用以對(duì)所述中央處理器1設(shè)定固定邏輯功能的PLC模塊3、用以為所述中央處理器1提供電源的電源模塊4、用以接收所述中央處理器1的輸出信號(hào)顯示變頻器相關(guān)參數(shù)值的顯示模塊5、用以輸出控制后的電壓及電流的變頻器輸出電路6、用以接收所述中央處理器1的控制命令驅(qū)動(dòng)所述變頻器輸出電路的驅(qū)動(dòng)模塊7、用以濾除所述變頻器輸出電路輸出的電壓及電流所含雜波的濾波電路8、用以對(duì)變頻器輸出端電壓及電流值采樣的電流電壓采樣模塊9、以及具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、以及欠載檢測保護(hù)功能響應(yīng)的保護(hù)模塊10。

參照?qǐng)D2所示的所述變頻器輸出電路6包括用以將輸入交流電整流成直流電的整流電路61，用以傳輸經(jīng)整流后直流電的直流中間電路62，以及用以被所述驅(qū)動(dòng)模塊7驅(qū)動(dòng)并將直流電逆變?yōu)樗杞涣麟娸敵龅哪孀兤?3。

所述變頻器輸出電路的所述逆變器內(nèi)含有高效絕緣柵雙極晶體管(IGBT)結(jié)構(gòu)，并且所述IGBT結(jié)構(gòu)內(nèi)場氧化層上的部分局部柵極去除，用以降低IGBT功耗。

所述高效絕緣柵雙極晶體管(IGBT)結(jié)構(gòu)內(nèi)置的柵極為摻有雜質(zhì)的多晶硅，用以增強(qiáng)導(dǎo)電性，提高所述高效絕緣柵雙極晶體管(IGBT)結(jié)構(gòu)的性能。

參照?qǐng)D3所示的所述保護(hù)模塊10包括用以檢測電機(jī)過壓故障并進(jìn)行過壓保護(hù)的過壓保護(hù)模塊101、用以檢測電機(jī)過流故障并進(jìn)行過流保護(hù)的過流保護(hù)模塊102、用以檢測電機(jī)運(yùn)行過程中短路故障并進(jìn)行短路保護(hù)的短路保護(hù)模塊103、以及用以檢測欠載運(yùn)行并進(jìn)行欠載保護(hù)的欠載檢測保護(hù)模塊104。

本發(fā)明的有益效果是：該電流矢量型高性能變頻器設(shè)計(jì)合理，不僅可以利用矢量控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電壓、以及電流的控制，且集成了過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、以及欠載檢測保護(hù)多種保護(hù)功能，同時(shí)高效的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)結(jié)構(gòu)可以降低損耗，進(jìn)一步提高變頻器的性能，實(shí)現(xiàn)了變頻器控制電機(jī)運(yùn)行在安全性、高性能、以及節(jié)能性方面的需求。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。