CN104410290A - 数码发电机变频器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数码发电机变频器，包括三相整流桥和PWM全桥逆变器，关键在于：三相整流桥为两个，在每个三相整流桥的输出侧均耦接有能量吸收器，串联的第一电感和第一电容组成第一电路，第一电路和并联的第二电容组成能量吸收器。本发明没有能量损失，不影响整个产品的效率，能量吸收电路的成本很低，在取消了母线滤波电容后仍然具备低成本的优点，同时可以确保S1~S4工作在安全电压范围内。

Description

数码发电机变频器
技术领域
本发明涉及一种发电机用的变频器。
背景技术
 一般变频数码发电机,该发电机为一台内燃发动机,一台永磁电机,一个变频器和发电机外壳及其他辅助元件组成.这种数码发电机是传统励磁发电机的替代产品,具有电源品质高,体积小重量轻,效率高,噪音低等优点。其中变频器的价格较高，直接导致了发电机整体的价位较高。图1中显示了现有技术中标准的AC-DC-AC拓扑，现有标准电路中有电容C2滤波,电容C2两端的电压一般要求纹波电压小于5%，这就要求使用较大容量的电容C2，常常需要多个电容并联才能满足要求。由于电容上的电压较高，大容量的电容价格昂贵，数个电容并联工作时温度不均衡，不仅不经济，而且可靠性也较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、寿命长的数码发电机变频器。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：
    一种数码发电机变频器，包括三相整流桥和PWM全桥逆变器，其特征在于：三相整流桥为两个，在每个三相整流桥的输出侧均耦接有能量吸收器，串联的第一电感和第一电容组成第一电路，第一电路和并联的第二电容组成能量吸收器。
所述第一电路的电感和第一电容的谐振频率在输入电压频率的0.5~5倍之间。
本发明的具有如下优点：
    跟原来的标准变频器AC-DC-AC电路类似,不同点在于DC直流母线没有大电解电容滤波,而在直流母线上增加了一个能量吸收电路，该能量吸收电路由电感L1和电容C1、电容C2组成，用来吸收绝缘栅双极晶体管开关时产生的电压尖峰,以及由于正弦波换向或者负载功率因数不为1时，通过绝缘栅双极晶体管的反向二极管向母线回馈电流而产生的尖峰电压。能量吸收电路用来保证母线电压不超过绝缘栅双极晶体管的安全工作电压。
本发明没有能量损失，不影响整个产品的效率，能量吸收电路的成本很低，在取消了母线滤波电容后仍然具备低成本的优点，同时可以确保S1~S4工作在安全电压范围内。
附图说明
图1为现有技术的电路原理图；
图2为现有技术的具体电路图；
图3为本发明实施例1的电路原理图；
图4为本发明实施例1的具体电路图；
图5为三相高压电源经过D1~D6整流,得到脉动的直流电压的波形图；
图6为经过能量吸收电路的作用后，母线电压的波形图；
图7为经过全桥逆变后的电压后得到的波形图；
图8为经过低通滤波器得到低频的正弦波电压的波形图；
图9为本发明具体应用的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
 实施例：如图3至图9所示，一种数码发电机变频器，包括三相整流桥和PWM全桥逆变器，三相整流桥为两个，在每个三相整流桥的输出侧均耦接有能量吸收器，串联的第一电感和第一电容组成第一电路，第一电路和并联的第二电容组成能量吸收器。第一电路的电感,第一电容的谐振频率在输入电压频率的0.5~5倍之间。
本发明跟图1和图2中所示的标准变频器最重要的不同点在于DC直流母线没有大电解电容滤波,而在直流母线上增加了一个能量吸收电路，该能量吸收电路由电感L1和电容C1、电容C2组成，用来吸收绝缘栅双极晶体管开关时产生的电压尖峰,以及由于正弦波换向或者负载功率因数不为1时，通过绝缘栅双极晶体管的反向二极管向母线回馈电流而产生的尖峰电压。能量吸收电路用来保证母线电压不超过绝缘栅双极晶体管的安全工作电压。
具体的，汽油发动机或者柴油发动机带动永磁发电机转动,永磁发电机的输出三相高压电源和低压电源连接到变频器。其高压电源为数百伏特和数百赫兹不定。低压电源为数十伏特和数百赫兹。高压电源经过三相整流电路后得到脉动的母线电压，经过 PWM全桥逆变电路后得到正弦包络电压,经LC低通滤波器得到低频电源输出。母线电压上连接的能量吸收电路用来吸收负载及LC低通滤波器回馈到母线上的尖峰电压，确保母线电压不超过PWM全桥逆变电路中的开关元件的安全电压。整个电路由MCU控制单元进行协调和控制，它负责根据输出采样的电压和电流大小生成合适的PWM信号，通过IGBT驱动电路去驱动PWM全桥逆变电路中的开关元件，使输出得到正弦波电压。
同时低压电源稳压电路为MCU控制单元以及其他电路提供需要的低压工作电源，在需要调整发动机转速的产品中还有转速脉冲整形电路为MCU控制单元提供转速脉冲，并在MCU中生成步进电机控制脉冲，通过步进电机驱动电路去驱动油门步进电机转动，进而改变发动机的转速。
第一电路的第一电感L1,第一电容C1的谐振频率在输入电压频率的0.5~5倍之间。主要起吸收因负载功率因数不为1时通过S1~S4的反向二极管回馈至母线的能量，当谐振频率比0.5倍输入电压频率低时，L1,C1的成本较高而失去优势；当高于5倍输入电压频率时，在特殊负载时会出现持续的能量冲击而导致母线电压升高到超过S1~S4的耐压极限而损坏。

Claims (2)

1.一种数码发电机变频器，包括三相整流桥和PWM全桥逆变器，其特征在于：三相整流桥为两个，在每个三相整流桥的输出侧均耦接有能量吸收器，串联的第一电感和第一电容组成第一电路，第一电路和并联的第二电容组成能量吸收器。
2.如权利要求1所述的数码发电机变频器，其特征在于：所述第一电路的第一电感和第一电容的谐振频率在输入电压频率的0.5~5倍之间。
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