變頻裝置及變頻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變頻領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻裝置及變頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機(jī)驅(qū)動的大型機(jī)械設(shè)備(如泵車等)中，當(dāng)電機(jī)超出動力驅(qū)動要求運(yùn)行時(shí)，多余的力矩會增加有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。因此，經(jīng)常使用變頻裝置來在電機(jī)超出動力驅(qū)動要求運(yùn)行時(shí)降低電機(jī)輸出的電流。變頻裝置包括整流器、逆變器以及中間直流部。整流器將來自電網(wǎng)的交流電壓整流為直流電提供給中間直流部。中間直流部包括正負(fù)母線和電容器組，用于穩(wěn)定整流器輸出的直流電，以便提供給逆變器。逆變器將穩(wěn)定后的直流電變換成交流電用于驅(qū)動負(fù)載電動機(jī)。
[0003]目前，一種單電阻采樣直流母線電流并重構(gòu)電機(jī)相電流的變頻裝置被提出，如圖1所示。在變頻裝置的整流器101和逆變器102之間的中間直流部199的直流母線上串入電流檢測電阻Rshunt。電流檢測部件104實(shí)質(zhì)上是放大部件，其通過放大電流檢測電阻Rshunt兩端的電壓來檢測流過電流檢測電阻Rshunt的電流Idc，送入控制器105?？刂破?05根據(jù)檢測結(jié)果計(jì)算重構(gòu)的交流電的各相U、V、W的相電流，并產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PffM)波。驅(qū)動部件106根據(jù)PffM波驅(qū)動逆變器102中的各絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 109，使逆變器102按照控制器105計(jì)算出的重構(gòu)的交流電的各相U、V、W的相電流將經(jīng)中間直流部199穩(wěn)定后的直流電變換成交流電。另外，當(dāng)電流檢測部件104根據(jù)放大后的電流檢測電阻Rshunt兩端的電壓判斷變頻器過流或短路時(shí)，輸出低電平SC信號，直接封鎖驅(qū)動部件106，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
[0004]圖2a和圖2b分別示出了現(xiàn)有技術(shù)的理想狀態(tài)下和真實(shí)狀態(tài)下變頻裝置中的電流檢測部件104的具體結(jié)構(gòu)。電流檢測電阻Rshunt的正端接運(yùn)算放大器的正端輸入。運(yùn)算放大器的負(fù)端通過電阻Rg接地。運(yùn)算放大器輸出端通過反饋電阻Rf接到運(yùn)算放大器的負(fù)端輸入。如圖2a所示，理想的情況下，輸出的電壓為VVshuntX(l+Rf/Rg)。由于電流檢測電阻Rshunt負(fù)端與地之間有寄生阻抗RP，這樣如圖2b所示，就會在運(yùn)算放大器的輸出端引入誤差。運(yùn)算放大器輸出電壓變?yōu)閂l3=(VshunJVg) X (Ι+Rf/Rg)，使得電流檢測部件的電流檢測不準(zhǔn)，影響交流電各相重構(gòu)精度。
[0005]另外，在IGBT109切換時(shí)，與IGBT109并聯(lián)的反并聯(lián)二極管(圖中未示)的反向恢復(fù)電流和電流檢測電阻Rshunt所在母線上的雜散參數(shù)弓丨起振蕩，使得在IGBT切換時(shí)刻點(diǎn)附近進(jìn)行電流采樣誤差非常大。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)單電阻采樣直流母線電流并重構(gòu)電機(jī)相電流的變頻裝置中，由于寄生阻抗Rp、與IGBT并聯(lián)的反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)電流和母線上的雜散參數(shù)的影響，電流檢測精度差，影響交流電各相重構(gòu)精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一是提高變頻裝置中的電流檢測精度，從而提高交流電各相重構(gòu)精度，提高了變頻器的控制性能。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種變頻裝置，包括:整流器，用于將輸入的交流電變換為直流電；中間直流部，用于穩(wěn)定整流器變換出的直流電，并具有電流檢測電阻；電流檢測部件，用于通過采集并放大反映電流檢測電阻兩端的電壓差的差分信號來檢測流過電流檢測電阻的電流；控制器，用于根據(jù)檢測到的電流檢測電阻的電流計(jì)算重構(gòu)的各交流電相電流；逆變器，用于根據(jù)計(jì)算出的重構(gòu)的各交流電相電流將經(jīng)中間直流部穩(wěn)定后的直流電變換成交流電。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述電流檢測部件通過儀表放大器或差分放大器來采集并放大反映電流檢測電阻兩端的電壓差的差分信號。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述電流檢測部件還包含:與電流檢測電阻并聯(lián)、用于吸收電流檢測電阻的電流的尖峰的吸收電路。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述電流檢測部件還包含:連接至所述儀表放大器或差分放大器的輸入端、用于濾除所述儀表放大器或差分放大器的輸入端的信號共模和差模噪聲的輸入濾波器。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述電流檢測部件還包含:在儀表放大器或差分放大器的輸入端和/或輸出端配置的、抑制儀表放大器或差分放大器的輸入端和/或輸出端的信號尖峰的嵌位保護(hù)電路。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種變頻方法，包括:將輸入的交流電變換為直流電；穩(wěn)定變換出的直流電，其中所述直流電流經(jīng)電流檢測電阻；通過采集并放大反映所述電流檢測電阻兩端的電壓差的差分信號來檢測電流檢測電阻的電流；根據(jù)檢測到的電流檢測電阻的電流計(jì)算重構(gòu)的各交流電相電流；按照計(jì)算出的重構(gòu)的各交流電相電流將穩(wěn)定后的變換出的直流電變換成交流電。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述變頻方法還包括:通過與電流檢測電阻并聯(lián)的吸收電路來吸收電流檢測電阻的電流的尖峰。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述變頻方法還包括:通過連接至所述儀表放大器或差分放大器的輸入端的輸入濾波器來濾除所述儀表放大器或差分放大器的輸入端的信號共模和差模噪聲。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述變頻方法還包括:通過在儀表放大器或差分放大器的輸入端和/或輸出端配置的嵌位保護(hù)電路來抑制儀表放大器或差分放大器的輸入端和/或輸出端的信號尖峰。
[0017]由于根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，電流檢測部件是通過采集并放大反映電流檢測電阻兩端的電壓差的差分信號來檢測流過電流檢測電阻的電流的，而寄生阻抗Rp、與IGBT并聯(lián)的二極管的反向恢復(fù)電流和母線上的雜散參數(shù)對電流檢測電阻兩端的電位的影響是相同的，差分信號很好地減輕了寄生阻抗Rp、與IGBT并聯(lián)的二極管的反向恢復(fù)電流和母線上的雜散參數(shù)對檢測結(jié)果的影響，因而提高了變頻裝置中的電流檢測精度，從而提高了交流電各相重構(gòu)精度。
[0018]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解，雖然下面的詳細(xì)說明將參考圖示實(shí)施例、附圖進(jìn)行，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。而是，本發(fā)明的范圍是廣泛的，且意在僅通過后附的權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0019]通過結(jié)合附圖對本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的附圖標(biāo)記通常代表相同或相似的部件。
[0020]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的變頻裝置的電路拓?fù)鋱D；
[0021]圖2a和圖2b分別示出了現(xiàn)有技術(shù)的理想狀態(tài)下和真實(shí)狀態(tài)下變頻裝置中電流檢測部件的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的變頻裝置的框圖；
[0023]圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的通過儀表放大器實(shí)現(xiàn)的電流檢測部件的原理圖；
[0024]圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的通過差分放大器實(shí)現(xiàn)的電流檢測部件的原理圖；
[0025]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的通過儀表放大器實(shí)現(xiàn)的電流檢測部件的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的通過差分放大器實(shí)現(xiàn)的電流檢測部件的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的變頻方法的流程圖。