CN107947681A - 一种单输入多逆变桥输出的低压变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低压变频器控制技术，提出一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，提出的一种单输入多逆变桥输出的低压变频器具有与需要驱动电动机台数或电动机定子绕组的套数一一对应的多组三相逆变桥；多组三相逆变桥的输入端均与同一三相整流桥的输出端相连接，多组三相逆变桥的三相输出分别与所对应的电动机或电动机定子绕组连接，形成两象限低压变频器或四象限低压变频器；多组三相逆变桥的触发器均与同一逆变桥控制器连接。本发明实现了同时控制同一机械设备中多台或具有多套定子绕组的低压电动机的目的，满足了两台及以上或者具有多套定子绕组低压电动机驱动机械平滑调速的需要。
Description
技术领域
本发明属于低压变频器控制技术，提出一种单输入多逆变桥输出的低压变频器。
背景技术
一些机械设备通常由两台或多台低压电动机同时驱动，或者一台低压电动机具有多套定子绕组。例如，轻型轧机、中小型矿井提升机、中小型高炉炉料卷扬机、轴流风机、中小型带式输送机，等等。传统的低压变频器只有一个逆变桥输出。如果要同时驱动两台及以上或具有多套定子绕组的低压电动机，传统的做法之一（“一拖多”），将电动机的多套定子绕组并接在一起，由一台低压变频器驱动，这主要存在以下缺点：1）多台电动机或多套定子绕组的力矩（电流）不一定平衡；2）驱动绕性联接的机械设备如带式输送机，各电动机间的速度不完全一致；不但影响机械设备的静、动态性能和效率，而且相互别劲可能导致电动机或机械设备疲劳程度加剧从而缩短寿命，徒增运维费用。传统的做法之二（“一拖一”），一台低压变频器驱动一台电动机或一套定子绕组，变频器的数量等于电动机台数或定子绕组的套数；虽然采用主从控制等措施，解决了力矩（电流）平衡和速度一致问题，但是成本提高以及设备的总体体积增大，包括设备及其基建在内的投资费用高。
发明内容
本发明的目的是提出一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，使其能同时驱动同一机械设备中多台或者具有多套定子绕组的低压电动机，既能解决多台电动机的速度一致和多套定子绕组力矩（电流）平衡的问题，变频设备的总体体积小、成本低，又能降低运维成本。
本发明采取以下技术方案完成其发明目的：
一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，所述的低压变频器具有与需要驱动电动机台数或电动机定子绕组的套数一一对应的多组三相逆变桥；多组所述三相逆变桥的输入端均与同一三相整流桥的输出端相连接，多组所述三相逆变桥的三相输出分别与所对应的电动机或电动机定子绕组连接，形成两象限低压变频器或四象限低压变频器；所述的三相逆变桥由三组IGBT并联而成，每组所述的IGBT由两个IGBT串联而成，且每组所述的IGBT构成一相逆变桥；对应每组所述的三相逆变桥均设置有触发器；多组所述三相逆变桥的触发器均与同一逆变桥控制器连接，来自逆变桥控制器的同一组触发控制信号，确保多组三相逆变桥相应触发器的触发脉冲时序一致，各三相逆变桥的输出保持同步。
所述的三相整流桥由一组六个二极管组成，由一组二极管的所述三相整流桥与多组所述的三相逆变桥构成的变频器为两象限低压变频器，能量传输仅为单向，即从三相整流桥指向逆变桥，不可逆；用于驱动不需要电气制动的机械设备。
所述的三相整流桥由一组六个IGBT组成，由一组六个IGBT组成的三相整流桥与多组所述的三相逆变桥构成的变频器为具有能量回馈功能的四象限低压变频器。
所述的两象限低压变频器中设置有至少一个制动单元；所述的制动单元并接于变频器直流母排两端，设置有制动单元的两象限低压变频器形成四象限低压变频器。
所述四象限低压变频器中三相整流桥的网侧设置有一组具有限流电阻R的LCL滤波器，对所述变频器自身产生的谐波源进行抑制和滤波，以减少谐波分量，并降低与电网之间的相互干扰，提高回馈电能的质量。
本发明提出一种单输入多三相逆变桥输出的低压变频器，采用上述技术方案，实现了同时控制同一机械设备中多台或具有多套定子绕组的低压电动机的目的，满足了两台及以上或者具有多套定子绕组低压电动机驱动机械平滑调速的需要；相较于现有公知技术，一台本发明所述低压变频器，相当于多台传统的低压变频器，既解决了运行过程中多套定子绕组力矩（电流）平衡和多台电动机速度一致问题，又减少了设备总体体积和成本包括运维成本，节省了包括设备及其基建投资在内的费用，社会和经济效益显著。
附图说明
图1单输入多逆变桥输出的两象限低压变频器原理示意图；
图2带电阻制动单元、单输入多逆变桥输出的低压变频器原理示意图；
图3 带回馈制动单元、单输入多逆变桥输出的低压变频器原理示意图；
图4 单输入多逆变桥输出的四象限低压变频器原理示意图；
图5 带LCL滤波器（Y接法）、单输入多逆变桥输出的四象限低压变频器原理示意图；
图6 带LCL滤波器（D接法）、单输入多逆变桥输出的四象限低压变频器原理示意图。
图中：1、三相整流桥，2、三相逆变桥，3、电动机或电动机定子绕组，4、触发器，5、逆变桥控制器。
具体实施方式
结合附图对本发明实施例加以说明：
如图1所示，一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，所述的低压变频器具有与需要驱动电动机台数或电动机定子绕组的套数一一对应的多组三相逆变桥2；多组所述三相逆变桥2的输入端均与同一三相整流桥1的输出端相连接；该实施例中，所述三相整流桥1选配为一组二极管三相整流桥，所述变频器为两象限低压变频器，能量传输仅为单向，即从三相整流桥指向逆变桥，不可逆。用于驱动不需要电气制动且多电机拖动的机械设备，如多台低压电动机拖动的平行或上行带式输送机、轴流通风机，等等；多组所述三相逆变桥2的三相输出分别与所对应的电动机或电动机定子绕组连接，形成两象限低压变频器或四象限低压变频器；所述的三相逆变桥2由三组IGBT并联而成，每组所述的IGBT由两个IGBT串联而成，且每组所述的IGBT构成一相逆变桥；对应每组所述的三相逆变桥均设置有触发器4；多组所述三相逆变桥的触发器均与同一逆变桥控制器连接，来自逆变桥控制器5的同一组触发控制信号，确保多组三相逆变桥相应触发器的触发脉冲时序一致，各三相逆变桥的输出保持同步；所述单输入多逆变桥输出的低压变频器，可同时驱动同一机械设备中多台或者具有多套定子绕组的低压电动机。例如，由两台或者具有两套定子绕组低压电动机拖动的提升机、轻型轧机，这种情况下，三相逆变桥的数量通常配置为2组；再如，由三台低压电动机拖动的带式输送机，三相逆变桥的数量通常配置为3组；以此类推。当然，实际使用中，还可以考虑备用逆变桥的情况，所以三相逆变桥的数量至少与所要驱动的电动机台数或定子绕组的套数相等。
图2给出带电阻制动单元、单输入多逆变桥输出的低压变频器原理示意图，图3给出带回馈制动单元、单输入多逆变桥输出的低压变频器原理示意图，这两个实施例的主体结构同实施例1，这两个实施例中，选配电阻制动单元或回馈制动单元，通过电缆并接于变频器直流母排两端，可组成四象限低压变频器，制动单元的数量按实际需要进行配置，可以是一台或数台。
图 4给出输入多逆变桥输出的四象限低压变频器原理示意图，该实施例的主体结构同实施例1，该实施例中，所述三相整流桥为一组IGBT三相整流桥，所述变频器则为四象限低压变频器；所述四象限低压变频器，其特征在于：具有双向能量传输功能，可逆。电动状态下，能量传输方向从前端三相整流桥指向逆变桥；结合本实施例和图3、图2的实施例，制动（逆变）状态下，能量从逆变桥指向前端三相整流桥或制动单元，这种情况下，机械设备拖动电动机发电，通过逆变桥使得低压变频器的母排电压泵升，通过IGBT三相整流桥或回馈制动单元将能量回馈网侧，或者通过电阻制动单元将多余的能量消耗在电阻上，达到电气制动的目的；能量回馈，同时达到节能的目的；用于驱动需要电气制动且多台或具有多套定子绕组低压电动机拖动的机械设备，如多台低压电动机拖动的下行带式输送机、轻型轧机、双机拖动的高炉卷扬机、双机拖动的矿井提升机包括具有多套定子绕组的提升机，等等。
结合图5、图6，所述四象限低压变频器，可选择在IGBT三相整流桥的网侧增设一组具有电阻R进行限流的LCL滤波器，对所述变频器自身产生的谐波源进行抑制和滤波，以减少谐波分量，并降低与电网之间的相互干扰，提高回馈电能的质量。
所述LCL滤波器，其特征在于，所述电容C具有两种接法：D（三角形）接法和Y（星型）接法。通过改变电容C的接法，可能改善滤波效果或改变谐振频率从而抑制电磁谐振。
所述低压变频器，通过所述三相整流桥的不同配置，或者在直流母排两端并接若干电阻制动单元以及回馈制动单元，可选配成两象限或多种型式的四象限并具有多组逆变桥输出的低压变频器，满足各种由多台或具有多套定子绕组的低压电动机驱动的机械设备平滑调速的需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，其特征在于：所述的低压变频器具有与需要驱动电动机台数或电动机定子绕组的套数一一对应的多组三相逆变桥；多组所述三相逆变桥的输入端均与同一三相整流桥的输出端相连接，多组所述三相逆变桥的三相输出分别与所对应的电动机或电动机定子绕组连接，形成两象限低压变频器或四象限低压变频器；所述的三相逆变桥由三组IGBT并联而成，每组所述的IGBT由两个IGBT串联而成，且每组所述的IGBT构成一相逆变桥；对应每组所述的三相逆变桥均设置有触发器；多组所述三相逆变桥的触发器均与同一逆变桥控制器连接，来自逆变桥控制器的同一组触发控制信号，确保多组三相逆变桥相应触发器的触发脉冲时序一致，各三相逆变桥的输出保持同步。
2.如权利要求1所述的一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，其特征在于：所述的三相整流桥由一组六个二极管组成，由一组二极管的所述三相整流桥与多组所述的三相逆变桥构成的变频器为两象限低压变频器，能量传输仅为单向，即从三相整流桥指向逆变桥，不可逆；用于驱动不需要电气制动的机械设备。
3.如权利要求1所述的一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，其特征在于：所述的三相整流桥由一组六个IGBT组成，由一组六个IGBT组成的三相整流桥与多组所述的三相逆变桥构成的变频器为具有能量回馈功能的四象限低压变频器。
4.如权利要求1所述的一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，其特征在于：所述的两象限低压变频器中设置有至少一个制动单元；所述的制动单元并接于变频器直流母排两端，设置有制动单元的两象限低压变频器形成四象限低压变频器。
5.如权利要求1或3所述的一种单输入多逆变桥输出的低压变频器，其特征在于：所述四象限低压变频器中三相整流桥的网侧设置有一组具有限流电阻R的LCL滤波器，对所述变频器自身产生的谐波源进行抑制和滤波，以减少谐波分量，并降低与电网之间的相互干扰，提高回馈电能的质量。
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