本發(fā)明涉及電子變頻器技術領域，具體而言，涉及一種變頻器節(jié)能電路和變頻節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術：

變頻器(variable-frequencydrive，vfd)是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器由于輸出電壓高、輸出功率大、諧波含量低，其節(jié)能效果較好，在中高壓大功率變頻領域得到了廣泛應用，如，在風機或水泵上，常常用到變頻器。

盡管使用變頻器已經(jīng)可以在很大程度上節(jié)能，但變頻器節(jié)能的效果仍然有限。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種變頻器節(jié)能電路和變頻節(jié)能系統(tǒng)，在傳統(tǒng)變頻器的基礎上，實現(xiàn)了進一步節(jié)能。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種變頻器節(jié)能電路，包括三條相互獨立的電路，其中，三條所述電路的輸入端分別用于連接三相電源的輸出端，三條所述電路的輸出端分別用于連接變頻器的電源輸入接口；

三條所述電路中的第一電路內(nèi)設置有正向二極管整流電路；

三條所述電路中的第二電路為導線；

三條所述電路中的第三電路內(nèi)設置有逆向二極管整流電路。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述正向二極管整流電路為正向連接在輸入端與輸出端之間的二極管整流電路，所述逆向二極管整流電路為逆向連接在輸入端與輸出端之間的二極管整流電路，所述二極管整流電路包括多個并聯(lián)連接的二極管。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述二極管整流電路包括兩個并聯(lián)連接的二極管。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述二極管整流電路被封裝在一個中空殼體內(nèi)，所述中空殼體包括至少兩個接線端。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述中空殼體包括封裝底座、密封圈和連接在封裝底座上方的封裝蓋；所述密封圈設置在所述封裝底座與封裝蓋之間。

結合第一方面的上述可能的實施方式中的任意一種，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述第一電路和第三電路內(nèi)均設有多個并聯(lián)的二極管整流電路；每個二極管整流電路均封裝在一個中空殼體內(nèi)，所述中空殼體設置于散熱器之上。

結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述正向二極管整流電路為一個正向連接在第一電路的輸入端和輸出端之間的二極管；所述逆向二極管整流電路為一個逆向連接在第三電路的輸入端和輸出端之間的二極管。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種變頻節(jié)能系統(tǒng)，包括變頻器和上述的變頻器節(jié)能電路，所述變頻器節(jié)能電路的輸出端與所述變頻器的電源輸入接口連接。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括與變頻器的電源輸入接口連接的雙向閘刀開關，所述變頻器通過所述雙向閘刀開關連接三相電源的輸出端或變頻器節(jié)能電路的輸出端。

結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括與變頻器的輸出端連接的三相電機。

本發(fā)明實施例帶來了以下有益效果：

本發(fā)明實施例提供的變頻器節(jié)能電路和變頻節(jié)能系統(tǒng)，在傳統(tǒng)變頻器的電源輸入端，對電路結構進行了改進，使三相電源中的第一端經(jīng)正向二極管整流電路后接入變頻器，第二端直接接入變頻器，第三端經(jīng)逆向二極管整流電路后再接入變頻器。經(jīng)過上述的改進，實現(xiàn)了變頻器的進一步節(jié)能。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施例所提供的變頻器節(jié)能電路的原理圖；

圖2為本發(fā)明一實施例所提供的二極管整流電路的電路圖；

圖3為本發(fā)明一實施例所提供的二極管整流電路的中空殼體的外觀圖；

圖4為本發(fā)明一實施例所提供的變頻節(jié)能系統(tǒng)的原理圖；

圖5為本發(fā)明另一實施例所提供的變頻節(jié)能系統(tǒng)的原理圖。

圖標：11-封裝蓋；12-封裝底座。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

針對現(xiàn)有的變頻器節(jié)能效果有限的問題。本發(fā)明實施例提供了一種變頻器節(jié)能電路和變頻節(jié)能系統(tǒng)，以下首先對本發(fā)明的變頻器節(jié)能電路進行詳細介紹。

實施例一

該實施例提供了一種變頻器節(jié)能電路，如圖1至圖3所示，該變頻器節(jié)能電路，包括三條相互獨立的電路，其中，三條電路的輸入端分別用于連接三相電源的輸出端，三條電路的輸出端分別用于連接變頻器的電源輸入接口；三條電路中的第一電路內(nèi)設置有正向二極管整流電路；三條電路中的第二電路為導線；三條電路中的第三電路內(nèi)設置有逆向二極管整流電路。

其中，第一電路、第二電路、第三電路僅是為了區(qū)分，并不代表三條電路的順序關系。

所述的三相電源為三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源，相間電壓為380v。三相電源的輸出端a、b、c分別連接三條電路的輸入端，如圖1所示，a端引出線通過第一電路內(nèi)設置的正向二極管整流電路后接入變頻器的電源輸入接口，b端引出線通過第二電路直接接入變頻器，c端引出線通過第三電路內(nèi)設置的逆向二極管整流電路后再接入變頻器。經(jīng)過二極管整流電路后，三相電源的電壓由380v轉(zhuǎn)為220v，使用有效電壓為220v的三相電源為變頻器供電。

當然，a、b、c沒有嚴格地區(qū)分，也可以是，b端引出線通過第一電路內(nèi)設置的正向二極管整流電路后接入變頻器的電源輸入接口，a端引出線通過第二電路直接接入變頻器，c端引出線通過第三電路內(nèi)設置的逆向二極管整流電路后再接入變頻器?；蛘呤?，其它可能的連接方式。

其中，正向二極管整流電路為正向連接在輸入端與輸出端之間的二極管整流電路，逆向二極管整流電路為逆向連接在輸入端與輸出端之間的二極管整流電路。即，正向二極管整流電路和逆向二極管整流電路所采用的二極管整流電路的電路結構相同，只是連接方向相反。

上述二極管整流電路可以包括多個并聯(lián)連接的二極管。圖2示出了一種較優(yōu)選的實施方式，該二極管整流電路包括兩個并聯(lián)連接的二極管。即圖2中的②端和③端在電路中，連接到同一節(jié)點上。

經(jīng)多次實驗檢測，采用該實施例提供的變頻器節(jié)能電路后，原有變頻器可進一步節(jié)能15％～30％。一組具體實驗數(shù)據(jù)如下：使用電表對安裝有變頻器的電機進行功耗測試，該電表采用脈沖數(shù)計量電機的功耗。所述脈沖數(shù)與電機的功耗成正比，電機的功耗越大，脈沖數(shù)越多。在輸出功率相同的情況下，未采用本實施例所提供的變頻器節(jié)能電路時，電表顯示電機的功耗為每分鐘十一個脈沖。采用了本實施例所提供的變頻器節(jié)能電路后，電表顯示電機的功耗為每分鐘八個脈沖。計算可得，采用了本實施例所提供的變頻器節(jié)能電路后，變頻器進一步節(jié)能約27％。

在實際使用中，可以將二極管整流電路進行封裝。如圖3所示，二極管整流電路被封裝在一個中空殼體內(nèi)，該中空殼體包括封裝底座12、密封圈和連接在封裝底座12上方的封裝蓋11。密封圈設置在封裝底座12與封裝蓋11之間。

該中空殼體上設置有至少兩個接線端，一個接線端與二極管整流電路的①端連接，另一個接線端與二極管整流電路的②端和③端連接。兩個接線端作為輸入端或輸出端，分別與三相電源的輸出端或變頻器的輸入端連接。中空殼體上也可以設置多于兩個接線端，用于與其它二極管整流電路并聯(lián)時使用。

接線端可以設置在中空殼體的兩側，也可以設置在中空殼體上表面、下表面或側面上。例如，設置在封裝蓋11上，或者設置在封裝底座12上。

一種更優(yōu)選的實施方式是：第一電路和第三電路內(nèi)均設有多個并聯(lián)的二極管整流電路。多個二極管整流電路并聯(lián)，可以為變頻器提供更高的功率，滿足大功率用電設備的需求。每個二極管整流電路均封裝在一個中空殼體內(nèi)，多個中空殼體并聯(lián)。

考慮到二極管整流電路在工作狀態(tài)下，會產(chǎn)生熱量，因此，可以將中空殼體設置于散熱器之上。散熱器可以采用風冷式散熱器或散熱片式散熱器。風冷式散熱器可以采用具有風扇結構的散熱器，散熱片式散熱器可以采用鰭形散熱器或渦流散熱器。鰭形散熱器通過薄薄的鋁板折彎而成，看起來就像手風琴的風箱。渦流散熱器每個散熱葉片都向一個方向傾斜，有助于空氣流通。

上述實施例均是在第一電路和第三電路內(nèi)并聯(lián)了多個二極管。在另一具體實施例中，第一電路的輸入端與輸出端之間正向連接二極管，第二電路的輸入端直接連接輸出端；第三電路的輸入端與輸出端之間逆向連接二極管。即上述的正向二極管整流電路為一個正向連接在第一電路的輸入端和輸出端之間的二極管；逆向二極管整流電路為一個逆向連接在第三電路的輸入端和輸出端之間的二極管。

同樣，此處的第一電路、第二電路、第三電路也僅是為了區(qū)分，并不代表三條電路的順序關系。

該實施例所提供的變頻器節(jié)能電路主要用于三相輸入的變頻器，不限于電壓型變頻器或電流型變頻器。

實施例二

該實施例提供了一種變頻節(jié)能系統(tǒng)，如圖4所示，該變頻節(jié)能系統(tǒng)包括變頻器和上述實施例所提供的變頻器節(jié)能電路，變頻器節(jié)能電路的輸出端與變頻器的電源輸入接口連接。

變頻器(variable-frequencydrive，vfd)是通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。該實施例中的變頻器可以是電壓型變頻器或電流型變頻器，可以是pam(pulseamplitudemodulation，脈沖幅度調(diào)制)控制變頻器、pwm(pulsewidthmodulation，脈沖寬度調(diào)制)控制變頻器或高載頻pwm控制變頻器；也可以是v/f(電壓/頻率)控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器或矢量控制變頻器；或者是通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器等任意一種三相變頻器。

圖4中所示的變頻器僅是本實施例所使用的變頻器中的一種，并不能理解成是對本實施例所使用的變頻器的限制。以圖4所示的變頻器為例進行說明，該變頻器的輸入端具有三個電源輸入接口(如圖中所示的r、s、t)，其輸出端具有三個輸出接口(如圖中所示的u、v、w)，三個輸出接口用于連接三相電機?？梢岳斫獾氖?，本實施例所使用的變頻器的輸出端也可以具有兩個輸出接口或一個輸出接口，當輸出端具有一個輸出接口時，可以連接單相電機。

此外，該變頻器還包括用于輸入正轉(zhuǎn)/停止、反轉(zhuǎn)/停止、異常/復位等控制指令的多功能輸入接口(如圖中所示的fwd、rev、s1、s2、s3、s4)，用于輸出48v/50ma的直流電的多功能輸出接口(m01、mcm)，模擬量輸入接口(如圖中所示的頻率設定電源、fiv、fic)，模擬量輸出接口(fov)、通訊接口(如圖中所示的rs+、rs-)，繼電器輸出接口(如圖中所示的ra、rb、rc)以及電壓電流輸入切換開關。

變頻器內(nèi)部主要由主電路模塊和微處理器單元組成。主電路模塊是給電動提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。變頻器的主電路模塊可采用電壓型或電流型兩種：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

具體地說，主電路模塊包括整流(交流變直流)電路、濾波電路、逆變(直流變交流)電路三部分。

整流電路可以使用的是二極管變流器，它把工頻電源變換為直流電源，也可以使用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。

濾波電路也可以稱為平波回路，在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變電路產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。

逆變電路由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，同整流器相反，將直流電轉(zhuǎn)化成所要求的頻率、寬度、幅度的交流方波。例如，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。

微處理器單元用于給電機供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號，微處理器按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電機工作。微處理器單元包括有頻率、電壓的運算電路，用于檢測主電路的電壓、電流檢測電路，電機的速度檢測電路，將運算電路的控制信號進行放大的驅(qū)動電路，以及保護逆變電路和電機的保護電路等。

運算電路用于將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變電路的輸出電壓、頻率。

電壓、電流檢測電路用于與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

驅(qū)動電路用于驅(qū)動主電路器件工作。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。

速度檢測電路以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。

保護電路用于檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變電路和電機損壞，使逆變電路停止工作或抑制電壓、電流值。

在圖5所示的另一實施例中，變頻器的電源輸入接口連接有雙向閘刀開關，變頻器通過雙向閘刀開關連接三相電源的輸出端或變頻器節(jié)能電路的輸出端。如圖5所示，在變頻器節(jié)能電路正常工作時，變頻器的電源輸入接口通過雙向閘刀開關與變頻器節(jié)能電路的輸出端連接。如果變頻器節(jié)能電路出現(xiàn)故障，則搬動雙向閘刀開關，使變頻器的電源輸入接口跳過變頻器節(jié)能電路，直接與三相電源的輸出端連接。

本發(fā)明實施例提供的變頻器節(jié)能電路和變頻節(jié)能系統(tǒng)具有相同的技術特征，所以也能解決相同的技術問題，達到相同的技術效果。

另外，在本發(fā)明實施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，并不代表其中的順序關系，也不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。