CN105471249A - 一种变频器能耗制动及上电缓冲电路 - Google Patents

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卢雪明
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Abstract

本发明涉及变频器技术领域，公开了一种变频器能耗制动及上电缓冲电路，包括整流模块U1、逆变模块U2、电容C1、功率电阻R1、二极管D1、继电器K1和IGBT单管Q1，所述IGBT单管Q1的漏极与二极管D1的阳极、功率电阻R1的一端、继电器的第二触点B连接，其栅极与电容C1的一端连接；所述二极管D1的阴极与继电器K1的第一触点A连接，所述功率电阻R1的另一端与继电器K1的第三触点C连接。本发明仅使用一个功率电阻，实现了上电缓冲和能耗制动两种功能。即在变频器上电时，作为变频器的上电缓冲启动电阻；在变频器正常运行时，作为变频器的能耗制动电阻。相对于不外加制动电阻的场合，提高了制动性能。充分利用了变频器的内部资源，使得变频器系统内部空间更紧凑。

Description

一种变频器能耗制动及上电缓冲电路
技术领域
本发明涉及变频器技术领域，更具体地说，特别涉及一种变频器能耗制动及上电缓冲电路。
背景技术
在社会经济发展的过程中，智能控制与绿色节能是人们一直追求的目标。由于变频器具有了以上两个特点，在工农业生产各个领域的应用越来越广泛。通用变频器大多为电压型交直交变频器，即先把交流电整流滤波后变成直流电，再把直流电变换成频率可调的交流电来驱动电机。这种拓扑结构使得变频器在电机减速、制动时，电机处于再生发电状态，而由于整流环节的不可逆，产生的再生电能不断积存在直流侧滤波电容上，产生泵升电压。过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，从而威胁变频器安全工作，限制了其应用范围。一般的方法是在直流母线端接能耗制动单元或者能量回馈单元。由于能量回馈单元的价格昂贵，并且回馈的功率都比较大，所以限制了它在小功率变频器上的使用。在小功率变频器使用的有些场合，电机负载较轻，但是需要很短的减速时间；或者是电机的负载较重，但是减速时间也不是很短，但是会出现过压故障；或者是高频电机的使用场合，减速时间短，但是负载很轻；以上的变频器使用场合，有一个共同的特点:电机停机时，电机再生发电的功率小。
这种场合，只需要一个制动功率较小的制动电路即能满足要求。但由于制动电阻的体积较大，现在市场上通用的变频器结构都是不内置制动电阻的，而是需要用户选配的。这样就限制了变频器在这些场合的应用。为了满足这种场合，必须在变频器内部增加一个体积较大的功率电阻或让用户外加一个功率电阻，无论哪种方式，都增加了系统的体积和成本。图1即为这种通用的变频器结构，Q1、R2、D1构成能耗制动电路，R1、K1构成上电缓冲电路，其中，R1为变频器上电时的启动电阻，系统启动结束之后，功率电阻R1被继电器K1短路，即功率电阻R1仅在系统上电时工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变频器能耗制动及上电缓冲电路，其能充分利用变频器内部资源，使变频器系统内部空间更加紧凑。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种变频器能耗制动及上电缓冲电路，包括整流模块U1、逆变模块U2、电容C1、功率电阻R1、二极管D1、继电器K1和IGBT单管Q1，所述IGBT单管Q1的漏极与二极管D1的阳极、功率电阻R1的一端、继电器的第二触点B连接，其栅极与电容C1的一端连接；所述二极管D1的阴极与继电器K1的第一触点A连接，所述功率电阻R1的另一端与继电器K1的第三触点C连接。
优选地，所述电阻由若干个功率电阻串联或并联而成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明仅使用一个功率电阻，同时实现了上电缓冲和能耗制动两种功能。即在变频器上电时，作为变频器的上电缓冲启动电阻；在变频器正常运行时，作为变频器的能耗制动电阻。相对于不外加制动电阻的场合，制动性能有了很大提高。充分利用了变频器的内部资源，使得变频器系统内部空间更加紧凑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的变频器系统内部电路原理图。
图2为本发明的电源系统变频器能耗制动及上电缓冲电路的电气原理图。
图3为本发明的电源系统变频器能耗制动及上电缓冲电路在变频器上电时的电流流向图。
图4为本发明的电源系统变频器能耗制动及上电缓冲电路在制动时的电流流向图。
图5为本发明的电源系统变频器能耗制动及上电缓冲电路在续流时的电流流向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种变频器能耗制动及上电缓冲电路，包括整流模块U1、逆变模块U2、电容C1、功率电阻R1、二极管D1、继电器K1和IGBT单管Q1，所述IGBT单管Q1的漏极与二极管D1的阳极、功率电阻R1的一端、继电器的第二触点B连接，其栅极与电容C1的一端连接；所述二极管D1的阴极与继电器K1的第一触点A连接，所述功率电阻R1的另一端与继电器K1的第三触点C连接。
本发明的原理为，所述继电器K1的A、B触点为常闭触点，A、C为常开触点。C1为变频器的直流母线电容，C1两端的电压即为变频器的母线电压。当变频器刚上电时，因变频器系统的电源未建立，继电器K1的控制线圈处于非工作状态，即继电器K1的A、B触点闭合，A、C触点断开。输入交流电通过整流模块U1、继电器K1的A、B触点、电阻R1的串联回路给母线储能滤波电容C1充电，如图3所示，其中I1为充电电流。
当上电过程完成后，母线电压达到稳定，变频器的各路电源建立完成，控制系统给出控制信号，使继电器K1吸合，即A、B触点断开，A、C触点闭合，如图4中的K1所示。此时电阻R1不再作为启动电阻使用，而是作为能耗制动电阻，与二极管D1、IGBT单管Q1构成能耗制动电路。当变频器工作于负载能量回馈状态时，母线电压升高，需要进行能耗制动，控制系统输出PWM信号控制IGBT单管Q1以一定的占空比导通。当IGBT单管Q1导通时，电阻R1与IGBT单管Q1形成放电回路，母线电容上的能量通过电阻R1以热量的形式释放，如图4所示，其中I2为放电电流；当IGBT单管Q1关断时，由于电阻R1存在寄生电感，电阻R1上的电流I2不能立刻下降为零，而是通过二极管D1、继电器K1的A、C触点构成的串联回路进行续流，如图5所示。通过调节IGBT单管Q1的导通占空比，就能调节制动功率的大小，制动功率越大，电阻R1的发热也越大。当制动过程结束后，母线电压回落至正常水平，控制系统关断IGBT单管Q1。这样就完成了一个完整的制动过程。由于启动电阻的功率与外加的制动电阻相比要小，因此IGBT单管Q1的导通率不宜太大，但相对于不外加制动电阻的场合，制动性能有了很大提高。
作为优选，所述电阻可以由若干个功率电阻串联或并联而成。
通过本发明的实施，由于其仅使用一个功率电阻，同时实现了上电缓冲和能耗制动两种功能。即在变频器上电时，作为变频器的上电缓冲启动电阻；在变频器正常运行时，作为变频器的能耗制动电阻。相对于不外加制动电阻的场合，制动性能有了很大提高。充分利用了变频器的内部资源，使得变频器系统内部空间更加紧凑。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种变频器能耗制动及上电缓冲电路，包括整流模块U1、逆变模块U2、电容C1、功率电阻R1、二极管D1、继电器K1和IGBT单管Q1，其特征在于：所述IGBT单管Q1的漏极与二极管D1的阳极、功率电阻R1的一端、继电器的第二触点B连接，其栅极与电容C1的一端连接；所述二极管D1的阴极与继电器K1的第一触点A连接，所述功率电阻R1的另一端与继电器K1的第三触点C连接。
2.根据权利要求1所述的变频器能耗制动及上电缓冲电路，其特征在于：所述电阻由若干个功率电阻串联或并联而成。
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