CN108667311A - 三相电源的变频控制器及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三相电源的变频控制器，包括：三相整流器、尖峰电压吸收电路、电容和三相逆变电路，其中，三相整流器的输入端与三相电源连接，三相整流器的输出端与三相逆变电路的输入端通过直流母线连接；尖峰电压吸收电路的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极；电容的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极。本发明用尖峰电压吸收电路和小容量电容代替传统笨重的电感和电解电容，达到降低成本、体积和重量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器电路技术领域，特别涉及一种三相电源的变频控制器及空调器。
背景技术
交直交变频器是目前使用最广泛有效的调速装置，随着科学技术的发展以及市场需求，三相交流电源在家用电器上的应用越来越广泛，尤其对于变频空调器，通常采用三相交流电源供电，能够满足大户型家庭、某些厂区或者公共场所的使用需要。现有三相电源变频驱动控制器的拓扑结构如图1所示，三相交流电源先经过三相整流器变成脉动直流电压，再经过电感L和电解电容C滤波，最后送给三相逆变电路驱动电机。
某些家用电器整机的功率较大，并且电压较高，因此需要大容量电容或多个小电容并联后再串联起来，这样电感L和电容C组成的滤波电路就比较大、笨重，成本也比较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种三相电源的变频控制器，通过用尖峰电压吸收电路和小容量的电容代替传统笨重的电感和电解电容，达到降低成本、体积和重量的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种三相电源的变频控制器，包括：三相整流器、尖峰电压吸收电路、电容和三相逆变电路，其中，
三相整流器的输入端与三相电源连接，三相整流器的输出端与三相逆变电路的输入端通过直流母线连接；
尖峰电压吸收电路的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极；
电容的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极。
进一步的，所述电容为薄膜电容。
进一步的，所述尖峰电压吸收电路包括第一可控电子开关和电阻，其中，第一可控电子开关和电阻串联。
进一步的，所述尖峰电压吸收电路还包括一二极管，与所述电阻并联。
进一步的，还包括控制电路，与尖峰电压吸收电路、三相逆变电路连接。
进一步的，所述三相整流器包括6个二极管，其中，6个二极管为独立组合形式或者整体集成的整流器模块形式。
进一步的，所述三相逆变电路包括6个第二可控电子开关或者集成的逆变模块。
进一步的，所述三相逆变电路中的每个第二可控电子开关并联一二极管。
进一步的，第一、第二可控电子开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
相对于现有技术，本发明所述的三相电源的变频控制器具有以下优势：
(1)本发明的变频控制器采用尖峰电压吸收电路，和电容一起抑制直流电压过高，同时，电机异常停机时，尖峰电压吸收电路也会协助电容抑制电压升高，提高变频控制器的安全性。
(2)本发明的变频控制器用尖峰电压吸收电路和小容量的电容代替传统笨重的电感和电解电容，达到降低成本、体积和重量的目的。
(3)本发明的变频控制器采用控制电路进行补偿控制，可以保证与三相逆变电路输出端连接的电机平稳运行。
本发明的另一目的在于提出一种空调器，达到降低成本、体积和重量的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种空调器，包括如上所述的三相电源的变频控制器。
相对于现有技术，本发明所述的空调器具有以下优势：
所述空调器与上述三相电源的变频控制器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术三相电源的变频控制器的拓扑结构示意图。
图2为本发明实施例三相电源的变频控制器的拓扑结构示意图之一。
图3为本发明实施例三相电源的变频控制器的拓扑结构示意图之二。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种三相电源的变频控制器，包括：三相整流器、尖峰电压吸收电路、电容C和三相逆变电路。三相整流器的输入端与三相电源连接，三相整流器的输出端与三相逆变电路的输入端通过直流母线连接；尖峰电压吸收电路的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极；电容的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极。
电容为几百微法以下的小容量电容，作为一种具体的实施方式，电容采用薄膜电容，薄膜电容容量较小，一般为几微法至几十微法，采用尖峰电压吸收电路和小容量的薄膜电容代替电感和电解电容，使得变频控制器的体积和重量明显减小，同时也大大降低了成本。
在某一实施例中，尖峰电压吸收电路和小容量电容一起来抑制直流电压过高，尖峰电压吸收电路包括串联的第一可控电子开关和电阻，直流母线电压超过设定的电压时，第一可控电子开关会被导通，电阻来消耗能量，可以抑制电压过高。另一方面，电机异常停机时，反电势电压会向小容量电容C充电，而小容量电容C的容量较小，吸收不了这么多能量，就会造成电压过高，直流母线电压超过设定的电压时，这时尖峰电压吸收电路就会工作，消耗能量，抑制电压升高。
另外，尖峰电压吸收电路还可以包括一二极管，二极管与电阻并联，用于吸收电阻上的尖峰电压。
在某一实施例中，变频控制器上还设置了控制电路，与尖峰电压吸收电路、三相逆变电路连接，对尖峰电压吸收电路、三相逆变电路进行控制。由于变频控制器中没有了电感和电解电容，用小容量的电容C代替，这样直流母线电压会脉动比较大，采用控制电路进行补偿控制，可以保证与三相逆变电路输出端连接的电机平稳运行。
在某一实施例中，三相整流器包括6个二极管，对交流电流进行整流变成脉动的直流电流，6个二极管可以是独立组合形式，也可以是整体集成的整流器模块形式。三相逆变电路包括6个第二可控电子开关或者集成的逆变模块，每个第二可控电子开关还可以并联一二极管。优选地，第一、第二可控电子开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，本领域的技术人员应当明白，可控电子开关的类型并不局限于此，只要能够实现导通和断开的电控切换即可。
为了使电机可以平稳运行，控制电路进行补偿控制的具体方式是，控制电路与6个第二可控电子开关连接，控制电路通过采样直流母线电压、电机电流等信号，根据转速指令输出相应的控制信号驱动6个第二可控电子开关的通断，保证电机驱动平稳。
另外，控制电路还与第一可控电子开关连接，当控制电路检测到直流母线电压超过设定的电压时，控制电路会控制导通第一可控电子开关，电阻来消耗能量，可以抑制电压过高。
在某一实施例中，本发明还提供了一种空调器，其包括如上所述的三相电源的变频控制器。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2为本发明实施例三相电源的变频控制器的拓扑结构示意图之一。如图2所示，三相电源的变频控制器包括：三相整流器、尖峰电压吸收电路、小容量电容C和三相逆变电路。三相整流器的输入端与三相电源连接，三相整流器的输出端与三相逆变电路的输入端通过直流母线连接；尖峰电压吸收电路的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极；小容量电容C的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极。
三相交流电源先经过三相整流器变成脉动直流，再经过尖峰电压吸收电路和小容量电容C，抑制直流电压过高，最后送给三相逆变电路再变成交流电流，驱动电机运行。
小容量电容C采用耐高压的薄膜电容，容量较小，用来滤波和吸收瞬间的尖峰电压。
图3为本发明实施例三相电源的变频控制器的拓扑结构示意图之二。如图3所示，尖峰电压吸收电路包括串联的可控电子开关T7和电阻R1，直流母线电压超过设定的电压时，可控电子开关T7会被导通，电阻R1来消耗能量，可以抑制电压过高。二极管D7与电阻R1并联，用于吸收电阻R1上的尖峰电压。
如图2、3所示，控制电路与尖峰电压吸收电路、三相逆变电路连接，用于保证电机平稳运行，同时控制第一可控电子开关T7的导通。
再如图3所示，三相整流器包括六个二极管D1-D6，这六个二极管并联集成，按照图3所示组合起来，也可以是一个整体集成的整流器模块。三相逆变电路包括并联集成的六个可控电子开关T1-T6，也可以是直接采用集成的逆变模块，控制电路通过采样直流母线电压、电机电流等信号，根据转速指令输出相应的控制信号驱动T1-T6通断，来达到让电机平稳运行的目的。可控电子开关T7、可控电子开关T1-T6为IGBT或MOSFET。
至此，已经结合附图对本发明进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明三相电源的变频控制器有了清楚的认识。本发明通过用尖峰电压吸收电路和小容量电容代替传统笨重的电感和电解电容，达到降低成本、体积和重量的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三相电源的变频控制器，其特征在于，包括：三相整流器、尖峰电压吸收电路、电容和三相逆变电路，其中，
三相整流器的输入端与三相电源连接，三相整流器的输出端与三相逆变电路的输入端通过直流母线连接；
尖峰电压吸收电路的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极；
电容的一端连接直流母线的正极，另一端连接直流母线的负极。
2.根据权利要求1所述的变频控制器，其特征在于，所述电容为薄膜电容。
3.根据权利要求1或2所述的变频控制器，其特征在于，所述尖峰电压吸收电路包括第一可控电子开关和电阻，其中，第一可控电子开关和电阻串联。
4.根据权利要求3所述的变频控制器，其特征在于，所述尖峰电压吸收电路还包括一二极管，与所述电阻并联。
5.根据权利要求1所述的变频控制器，其特征在于，还包括控制电路，与尖峰电压吸收电路、三相逆变电路连接。
6.根据权利要求1所述的变频控制器，其特征在于，所述三相整流器包括6个二极管，其中，6个二极管为独立组合形式或者整体集成的整流器模块形式。
7.根据权利要求3所述的变频控制器，其特征在于，所述三相逆变电路包括6个第二可控电子开关或者集成的逆变模块。
8.根据权利要求7所述的变频控制器，其特征在于，所述三相逆变电路中的每个第二可控电子开关并联一二极管。
9.根据权利要求7所述的变频控制器，其特征在于，第一、第二可控电子开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的变频控制器。
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