專利名稱：高保真度正弦電壓變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子工程技術(shù)與電氣工程技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型高保真度正弦電壓變頻器。
目前市場上出售的變頻順都是采用正弦脈寬SPWM控制技術(shù)或其變頻控制模式。這種變頻器輸出為高幅值SPWM電壓脈沖序列，且各次諧波含量十分豐富。這種變頻器的輸出端不準(zhǔn)接超長電纜，尤其指屏蔽電纜，也不能直接連接電容等高容性負(fù)載，否則引發(fā)故障。另外，這種變頻器輸出的SPWM脈沖電壓序列在工程上不直觀，不便參考識(shí)別與設(shè)備調(diào)試。在自控系統(tǒng)中，由于輸出的SPWM脈沖電壓的有效值大于實(shí)際正弦基波電壓的有效值，引起誤導(dǎo)控制。在電動(dòng)機(jī)等應(yīng)用對(duì)象中，這種SPWM脈沖電壓信號(hào)引起大量諧波損耗，使效率降低，工況惡化?？傊蠸PWM變頻器的應(yīng)用范圍以及安全可靠性方面具有局限性。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于各種變頻器應(yīng)用場合以及不同需要的、安全可靠的、可接長電纜和容性負(fù)載的高保真度正弦電壓變頻器。
本實(shí)用新型主要是在高頻化SPWM變頻器(1)上直接連一個(gè)低通帶型濾波器(2)，連接方式采用將高頻化SPWM變頻器(1)的輸出端子(15)(16)(17)直接與低通帶型濾波器(2)的輸入端子(18)(19)(20)對(duì)應(yīng)的連接。其中低通帶型濾波器(2)是由三組低通帶型濾波單元構(gòu)成，每一濾波單元分別由平波電抗器(3)、(4)、(5)，濾波電容(6)、(7)、(8)和小功率阻尼電阻(9)、(10)、(11)中對(duì)應(yīng)的三種元件組成。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述附

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖；附圖2為低通帶型濾波器結(jié)構(gòu)圖其中，1為高頻化SPWM變頻器，2為低通帶型濾器，3、4、5為三只相同的平波電抗器，6、7、8為三只相同的濾波電容，9、10、11為三只相同的小功率阻尼電阻，12、13、14為高頻化SPWM變頻器(1)的輸入端子，15、16、17為高頻化SPWM變頻器(1)的輸出端子，21、22、23為低通帶型濾波順(2)的三相輸出端子。
高頻化SPWM變頻器(1)可采用第三代以后的快速功率開關(guān)IGBT或MOSFET作為開關(guān)元件，調(diào)制開關(guān)頻率大于10KHz，而高頻化SPWM變頻器(1)的輸入端子(12)、(13)、(14)可接三相市電電源、輸出端子(15)、(16)、(17)饋出三相SPWM脈沖電壓至低通帶型濾波器(2)的輸入端子(18)、(19)、(20)低通帶型濾波器(2)的輸入端子(18)、(19)、(20)接受由高頻化SPWM變頻器(1)輸出端子(15)、(16)、(17)饋出的三相SPWM脈沖電壓，其輸出端子21、22、23饋出三相高保真度正弦電壓。
高頻化SPWM變頻器(1)的作用是產(chǎn)生三相高頻SPWM脈沖電壓序列，低通帶型濾波器(2)的作用是把該脈沖電壓整形為三相高保真真度正弦電壓。低通帶型濾波器(2)的輸入端子(18)、(19)、(20)直接與高頻化變頻器(1)的輸出端子(15)、(16)、(17)連接。
低通帶型濾波器(2)為寬帶無源功率濾波器，主要由平波電抗器(3)、(4)、(5)，濾波電容(6)、(7)、(8)和小功率阻尼電阻(9)、(10)、(11)構(gòu)成的三個(gè)濾波單元組合而成，每個(gè)濾波單元均跨接于低通帶型濾波器(2)的兩個(gè)輸入端子之間。三個(gè)平波電抗器(3)、(4)、(5)的一端分別接在低帶型濾波器(2)的三個(gè)輸入端子(18)、(19)、(20)上，濾波電容(6)、(7)、(8)與各自對(duì)應(yīng)的小功率阻尼電阻(9)(10)(11)并聯(lián)后作三角接，得到三個(gè)接點(diǎn)，每個(gè)接點(diǎn)分別與三個(gè)平波電抗器(3)、(4)、(5)的另一端相連，并分別與低通帶型濾波器(2)的三個(gè)輸出端(21)、(22)、(23)直接連接。濾波電容(6)與小功率阻尼電阻(9)并聯(lián)后與平波電抗器(3)串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)濾波單元。平波電抗器(3)能夠抑制掉高頻諧波含量，濾波電容(6)負(fù)責(zé)進(jìn)一步旁路掉高頻成份，小功率阻尼電阻(9)提供平波電抗器(3)和濾波電容(6)的能量泄故回路，防止產(chǎn)生高頻諧振現(xiàn)象。這樣由低通帶型濾波器(2)的端子(18)、(19)輸入的SPWM脈沖電壓經(jīng)過該濾波單元作用后便產(chǎn)生了高保真度正弦電壓。由平波電抗器(4)濾波電容(7)和小功率阻尼電阻(10)構(gòu)成的濾波單元，以及由平波電抗器(5)、濾波電容(8)的小功率阻尼電阻(11)構(gòu)成的濾波單元工作原理與此相同，而且同種器件的規(guī)格應(yīng)完全一樣。每組濾波單元均為低通帶型，這樣由此三組濾波單元便構(gòu)成了三相低通帶型濾波器(2)，它能夠?qū)⒂筛哳l化SPWM變頻器(1)輸出端子(15)、(16)、(17)輸出的高頻值三相SPWM脈沖電壓整形為三相高保真度正弦電壓，電壓畸變率能夠小于1％。由于本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生三相高保真度變頻變壓電源，實(shí)現(xiàn)了供電優(yōu)波化，因此消除了原有變頻器的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離電纜供電化，便于變頻設(shè)備集中控制，新型變頻設(shè)備輸出端可接各種容性負(fù)載而不引起故障；改善變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工況，提高了電機(jī)功率因數(shù)，新型變頻器的無功電流大大減少，負(fù)載能力增強(qiáng)。拓展了原有變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域，方便了用戶使用。
本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，附加成本低，安全可靠，應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，還可以擴(kuò)展用于高保真度正弦電壓的不間斷電源UPS。
權(quán)利要求1.一種高保真度正弦電壓變頻器，包括整流器、電容、逆變器，其特征在于在高頻化SPWM變頻器(1)上直接連一個(gè)低通帶型濾波器(2)，連接方式采用是將高頻化SPWM變頻器(1)的輸出端子(15)、(16)、(17)直接與低通帶型濾波器(2)的輸入端子(18)、(19)、(20)對(duì)應(yīng)連接，低通帶型濾波器(2)主要由平波電抗器(3)(4)(5)、濾波電容(6)(7)(8)和小功率阻尼電阻(9)(10)(11)構(gòu)成的三個(gè)濾波單元組合而成，每一個(gè)濾波單元均跨接于低通帶型濾波器(2)的兩個(gè)輸入端子之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器，其特征在于三個(gè)平波電抗器(3)、(4)、(5)的一端分別接在低帶型濾波器(2)的三個(gè)輸入端子(18)、(19)、(20)上，濾波電容(6)、(7)、(8)與各自對(duì)應(yīng)的小功率阻尼電阻(9)(10)(11)并聯(lián)后作三角接，得到三個(gè)接點(diǎn)，每個(gè)接點(diǎn)分別與三個(gè)平波電抗器(3)、(4)、(5)的另一端相連，并分別與低通帶型濾波器(2)的三個(gè)輸出端(21)、(22)、(23)直接連接。
專利摘要本實(shí)用新型是電力電子工程技術(shù)與電氣工程技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)物,本實(shí)用新型是將電氣工程技術(shù)廣泛應(yīng)用的π型濾波技術(shù)移植到現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的正弦脈寬調(diào)制的SPWM變頻器的輸出端,二者結(jié)合后產(chǎn)生新型、電壓畸變率小于1%的高保真度正弦電壓變頻器,本實(shí)用新型克服了原有變頻器應(yīng)用范圍小、供電質(zhì)量差等缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了長距離電頻供電的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng);輸出端直接連接電容而不引起故障;改善變頻系統(tǒng)工況,提高電動(dòng)機(jī)等負(fù)載的功率周數(shù)和效率;新型變頻器的無功電流大大減少,帶載能力顯著增強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02M5/44GK2321164SQ9723664
公開日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月24日
發(fā)明者陶近賢, 楊喜軍, 王健, 古華超 申請(qǐng)人:華東冶金學(xué)院