CN112583236A - 变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站 - Google Patents

变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站 Download PDF

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CN112583236A CN202011438602.7A CN202011438602A CN112583236A CN 112583236 A CN112583236 A CN 112583236A CN 202011438602 A CN202011438602 A CN 202011438602A CN 112583236 A CN112583236 A CN 112583236A
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李国耀
雷光栋
马书明
孙萍萍
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Abstract

本申请涉及一种变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站，变频器控制电路包括整流模块、控制模块和多个逆变模块；整流模块为所述多个逆变模块提供供电电压；控制模块控制多个逆变模块输出参数；多个逆变模块在供电电压供电下根据每个逆变模块中的输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机。本申请可以提高变频器集成化程度，减少连线，加强功能，提高系统的可靠性，还可以缩小体积，降低产品成本，并且，采用模块化设计，节省了更多的设计时间，缩短了开发周期，节省研发成本。

Description

变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站
技术领域
本申请属于变流器技术领域，具体涉及一种变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站。
背景技术
可移动式高效集成冷站就是将传统冷站中的设备集成为一体，并对各下控设备通过控制器和上位机进行自动控制，其具有节省成本，缩短周期，减少占地面积，高效节能等优点。然而，高度集成的冷站中，空间的合理化利用和缩短开发周期显得尤为重要。其中，控制柜就占据了集装箱内很大的空间，然而控制柜内占据较多空间的主要是变频器，由于每个项目水泵风机功率不一也导致开发设计耗费大量时间，且要根据不同功率的水泵和风机来重新设计控制柜的也主要是变频器回路。
根据冷站水系统中水泵和风机的特点，一般一条水回路，有一个冷冻泵、一个冷却泵、一个组冷却塔风机。每台水泵或风机都需要参与大量的逻辑控制，传统控制方法是一台变频器独立控制一台电机，相关技术中，变频器也具有一拖二或一拖多的功能，但是有很多局限性，例如，变频器占据了控制柜内大量的空间，增加柜内电路控制回路，成本较高，并且，进行变频控制时只能简单的同时调频调速，安全风险大，不能针对性对各个电机进行单独保护，只能在变频器处于停止状态才能切换控制电路，变频器运行过程中不能单独启停某台设备或多台设备等。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中，一拖二或一拖多的变频器具有成本较高，进行变频控制时只能简单的同时调频调速，安全风险大，不能针对性对各个电机进行单独保护，只能在变频器处于停止状态才能切换控制电路，变频器运行过程中不能单独启停某台设备或多台设备等局限性的问题，本申请提供一种变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站。
第一方面，本申请提供一种变频器控制电路，包括：
整流模块、控制模块和多个逆变模块；
所述整流模块为所述多个逆变模块提供供电电压；
所述控制模块控制多个逆变模块输出参数；
所述多个逆变模块在所述供电电压供电下根据每个逆变模块中的所述输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机。
进一步的，所述整流模块，包括：
三相整流桥，用于将交流电转换成直流电；
滤波电容器用于滤除全波整流后的电压波纹；
分压电阻，所述分压电阻与所述滤波电容器并联；
限流电阻，用于限制滤波电容器的充电电流；
开关，用于控制限流电阻是否接入整流电路。
进一步的，还包括：
能耗电路，所述能耗电路包括：制动电阻和制动单元；
制动电阻用于消耗多个逆变模块频率下降过程中反馈的电能；
制动单元，用于将反馈的电能中的放电电流流入制动电阻。
进一步的，所述多个逆变模块，包括：
多个功率开关器件，每个多个功率开关器件分别连接整流电路；
所述控制模块用于控制各个功率开关器件的导通与关断，以控制对应逆变模块的输出参数。
进一步的，所述输出参数，包括：电压和频率。
进一步的，所述逆变模块，还包括：
UVW输出通道，每个UVW输出通道独立控制外部电机。
进一步的，所述多个逆变模块，包括：
多个水泵控制逆变模块和/或多个风机控制逆变模块。
第二方面，本申请提供一种变频器控制系统，包括：
如第一方面所述变频器控制电路、开关电源和驱动电路；
所述开关电源为所述变频器控制电路中的控制电路提供电源；
所述驱动电路分别与所述控制电路和所述多个逆变电路连接，接收控制电路的输出参数并驱动所述多个逆变模块根据输出参数进行输出。
进一步的，还包括：
电压采样电路，所述电压采样电路与变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否正常输出。
进一步的，还包括：
操作显示面板，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于接收外部控制参数，和，显示输出参数和/或外部控制参数。
进一步的，还包括：
输入输出模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于接收外部输入信号，和，向外部输出信号。
进一步的，还包括：
通信模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于与外部进行通信。
进一步的，还包括：
多个互感器，与所述变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于监测所述多个逆变模块的输出参数。
进一步的，还包括：
温度检测模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于检测变频器内温度。
进一步的，还包括：
故障检测模块，与所述变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否发生故障。
进一步的，还包括：
空气开关和/或熔断器，与所述变频器控制电路中的整流模块连接，用于对变频器进行过流保护。
第三方面，本申请提供一种变流器，包括：
如第二方面所述的变频器控制系统。
第四方面，本申请提供一种集成冷站，包括：
如第三方面所述的变流器。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的变频器控制电路、控制系统、变流器及集成冷站，变频器控制电路包括整流模块、控制模块和多个逆变模块，整流模块为多个逆变模块提供供电电压，控制模块控制多个逆变模块输出参数，多个逆变模块在供电电压供电下根据每个逆变模块中的输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机，可以提高变频器集成化程度，减少连线，加强功能，提高系统的可靠性，还可以缩小体积，降低产品成本，并且，采用模块化设计，节省了更多的设计时间，缩短了开发周期，节省研发成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一个实施例提供的一种变频器控制电路的功能结构图。
图2为本申请一个实施例提供的一种变频器控制电路的电路图。
图3为本申请一个实施例提供的一种变频器控制系统的功能结构图。
图4为本申请一个实施例提供的另一种变频器控制系统的功能结构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
图1为本申请一个实施例提供的变频器控制电路的功能结构图，如图1所示，该变频器控制电路包括：
整流模块1、控制模块2和多个逆变模块3；
整流模块1为多个逆变模块3提供供电电压；
控制模块2控制多个逆变模块输出参数；
多个逆变模块3在所电电压供电下根据每个逆变模块中的输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机。
高效集成冷站内水泵和风机是现场应用变频器最多的设备，，水泵的负载性质是平方递减转矩型，有以下关系：水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的三次方成正比，而电动机转速与电源频率成正比。因此改变电动机电源的频率，可改变电机即水泵的转速，从而达到调节给水流量和水泵扬程的目的；对冷却塔而言，冷却塔有几个室组成，各室的冷却塔风机根据实际可用变频器来控制，达到节能效果，风机风的阻力与转速的二次方成正比，转轴功率与转速的三次方成正比。因此通过改变逆变模块的输出参数可以达到控制水泵和风机的目的。
一些实施例中，输出参数包括：电压和频率，逆变模块内部包括功率开关器件和PWM电压调制单元，可以分别控制逆变模块的输出频率和输出电压。逆变模块通过改变输出电压或输出频率从而实现独立控制水泵或风机的目的。
传统的具有一拖二或一拖多功能变频器存在很多局限性，例如，变频器占据了控制柜内大量的空间，增加柜内电路控制回路，成本较高，并且，进行变频控制时只能简单的同时调频调速，安全风险大，不能针对性对各个电机进行单独保护，只能在变频器处于停止状态才能切换控制电路，变频器运行过程中不能单独启停某台设备或多台设备等。
本实施例中，变频器控制电路包括整流模块、控制模块和多个逆变模块，整流模块为多个逆变模块提供供电电压，控制模块控制多个逆变模块输出参数，多个逆变模块在供电电压供电下根据每个逆变模块中的输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机，可以提高变频器集成化程度，不仅可以减少连线，加强功能，提高系统的可靠性，还可以缩小体积，降低产品成本，并且，采用模块化设计，节省了更多的设计时间，缩短了开发周期，节省研发成本。
图2为本申请一个实施例提供的变流器控制电路的电路图，如图2所示，该变流器控制电路包括：
整流模块由VD1-VD6六个整流二极管(或晶闸管)组成三相整流桥，将交流电转换成直流电；
滤波电容器CF1、CF2滤除全波整流后的电压波纹，每组电容上并联一个阻值相等的分压电阻RC1和RC2使得直流电压在任何负载情况下保持平衡稳定；
限流电阻RL，用于限制冲击电流，将电容CF1、CF2的充电电流限制在一定范围内；
开关SL的作用是控制限流电阻RL是否接入整流电路，在变频器开启时由于瞬间电流很大，SL断开，接入限流电阻RL，在CF1、CF2两端电压稳定后SL闭合，将限流电阻RL短路，SL为晶闸管或开关器中的一种。
各逆变器模块与整流模块并联，得到满足各个逆变模块所需要的稳定的直流电，每个独立的逆变模块由6个功率开关器件(如IGBT等)组成，一些实施例中多个逆变模块可分二个水泵输出逆变模块，一个或二个风机输出逆变模块；
一些实施例中，控制模块(图中未示出)可以是单片机或微机电脑，根据控制规律控制各个逆变模块中功率开关器件的导通与关断，以使每个逆变模块进行任意频率的三相交流输出。
由于每个独立的逆变模块输出电压和频率均可独立调节的交流电，则每个UVW输出通道，可独立控制电机，解决传统变频器一拖多的局限性问题。
一些实施例中，变频器控制电路还包括能耗电路，能耗电路包括制动电阻RB和制动单元VB，制动电阻RB可以将变频器频率下降的过程中所反馈的电能消耗掉；制动单元VB可以为放电电流流经RB提供通道。
本实施例中，通过整流模块和控制模块分别与多个逆变模块连接，消耗电路将变频器频率下降的过程中所反馈的电能消耗掉，可以解决了现有变频器在“一拖多”时不能单独启停某台设备或多台设备的局限性，减少成本，有针对性地保护每个电机。
图3为本申请一个实施例提供的变频器控制系统的功能结构图，如图3所示，该变频器控制电路包括：
如上述实施例所述变频器控制电路301、开关电源302和驱动电路303；
开关电源302为变频器控制电路301中的控制电路提供电源；
驱动电路303分别与变频器控制电路301中控制电路和多个逆变电路连接，接收控制电路的输出参数并驱动多个逆变模块根据输出参数进行输出。
如图4所示，一些实施例中，还包括：
电压采样电路304，电压采样电路304与变频器控制电路301中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否正常输出。
操作显示面板305，与变频器控制电路301中的控制电路连接，用于接收外部控制参数，和，显示输出参数和/或外部控制参数。
输入输出模块306，与变频器控制电路301中的控制电路连接，用于接收外部输入信号，和，向外部输出信号。
通信模块307，与变频器控制电路301中的控制电路连接，用于与外部进行通信。
多个互感器308，与变频器控制电路301中的多个逆变模块连接，用于监测所述多个逆变模块的输出参数。
温度检测模块309，与变频器控制电路301中的控制电路连接，用于检测变频器内温度。
故障检测模块310，与所述变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否发生故障。
空气开关311和/或熔断器312，与变频器控制电路31中的整流模块连接，用于对变频器进行过流保护。
一些实施例中开关电源经过直-交-直流转变后，得到各个模块需要的稳定的直流电。
驱动电路包括光耦模块和隔离模块，控制电路发出的脉冲信号经过光耦、隔离和功率放大后，驱动逆变模块中功率开关器件，达到任意控制各个逆变模块输出的效果。每个逆变模块独立连接一个电压采样电路，电压采样电路取得电压检测信号，用于电压显示、过、欠电压报警和停机保护。
每个逆变模块输出的三相电串接互感器，用于变频器在正常工作过程中的电流、输出控制、过载报警和停机保护。
温度检测电路主要安装变频器内部的散热片上，检测逆变模块的温度变化，控制电路在温度检测模块检测到异常温度报警和停机保护，并控制变频器内散热风扇的运转。
控制电路与驱动电路连接，可以进行功率开关器件的故障检测，当功率开关器件工作异常时，控制光电耦合器产生OC(optical coupler，光电耦合器)信号、报警和停机保护。
操作显示面板，对变频器完成启动、停止、通讯等控制功能。
通过以上模块实现对变频器进行控制和保护，通过操作显示面板，可根据实际接的电机功率设定每个独立逆变模块的最大输出功率的限值，计算逆变模块的调制策略，制策略包括各个功率开关器件的导通和关断时刻，使得变频器按调制策略输出要求的电压和频率。另外可通过不同编码实现多种传动和调速功能，例如每一个代码对应一个参数设定值，001代表变频器所带电机的额定功率；002代表额定电压；003代表额定频率；004代表额定转速等，当电机运行时超过额定设定值时，变频器报故障或者停机，变频器内部程序按照所设定的参数执行，在变频器的操作面板上可以进行修改和设定参数，电机频率没有达到设定值时，变频器控制频率稳定上升直至稳定，根据所带负载电机的的实际参数进行设定，选择启动方式，设定上限频率和下限频率，设定启动数据，制动方式等。
本实施例中，根据变频器内部结构主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动、检测、控制等模块组成，且变频器主要采用交-直-交控制变频，即先把工频交流电通过整流器转换成直流电，然后再将直流电转换成频率和电压均可控制的交流电，在变频器内部集成多个独立的逆变模块，采用整体整流，分开逆变，以使各个逆变模块输出独立控制。
本实施例提供一种变流器，包括：如上述实施例中的变频器控制系统。
本实施例提供一种集成冷站，包括：如上述实施例中的变流器。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种变频器控制电路，其特征在于，包括：
整流模块、控制模块和多个逆变模块；
所述整流模块为所述多个逆变模块提供供电电压；
所述控制模块控制多个逆变模块输出参数；
所述多个逆变模块在所述供电电压供电下根据每个逆变模块中的所述输出参数进行输出以使每个逆变模块独立控制外部电机。
2.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述整流模块，包括：
三相整流桥，用于将交流电转换成直流电；
滤波电容器用于滤除全波整流后的电压波纹；
分压电阻，所述分压电阻与所述滤波电容器并联；
限流电阻，用于限制滤波电容器的充电电流；
开关，用于控制限流电阻是否接入整流电路。
3.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，还包括：
能耗电路，所述能耗电路包括：制动电阻和制动单元；
制动电阻用于消耗多个逆变模块频率下降过程中反馈的电能；
制动单元，用于将反馈的电能中的放电电流流入制动电阻。
4.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述多个逆变模块，包括：
多个功率开关器件，每个多个功率开关器件分别连接整流电路；
所述控制模块用于控制各个功率开关器件的导通与关断，以控制对应逆变模块的输出参数。
5.根据权利要求4所述的变频器控制电路，其特征在于，所述输出参数，包括：电压和频率。
6.根据权利要求4所述的变频器控制电路，其特征在于，所述逆变模块，还包括：
UVW输出通道，每个UVW输出通道独立控制外部电机。
7.根据权利要求1所述的变频器控制电路，其特征在于，所述多个逆变模块，包括：
多个水泵控制逆变模块和/或多个风机控制逆变模块。
8.一种变频器控制系统，其特征在于，包括：
如权利要求1～7任一项所述变频器控制电路、开关电源和驱动电路；
所述开关电源为所述变频器控制电路中的控制电路提供电源；
所述驱动电路分别与所述控制电路和所述多个逆变电路连接，接收控制电路的输出参数并驱动所述多个逆变模块根据输出参数进行输出。
9.根据权利要求8所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
电压采样电路，所述电压采样电路与变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否正常输出。
10.根据权利要求8所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
操作显示面板，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于接收外部控制参数，和，显示输出参数和/或外部控制参数。
11.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
输入输出模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于接收外部输入信号，和，向外部输出信号。
12.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
通信模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于与外部进行通信。
13.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
多个互感器，与所述变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于监测所述多个逆变模块的输出参数。
14.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
温度检测模块，与所述变频器控制电路中的控制电路连接，用于检测变频器内温度。
15.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
故障检测模块，与所述变频器控制电路中的多个逆变模块连接，用于检测多个逆变模块是否发生故障。
16.根据权利要求10所述的变频器控制系统，其特征在于，还包括：
空气开关和/或熔断器，与所述变频器控制电路中的整流模块连接，用于对变频器进行过流保护。
17.一种变流器，其特征在于，包括：
如权利要求8-16任一项所述的变频器控制系统。
18.一种集成冷站，其特征在于，包括：
如权利要求17所述的变流器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113605049A (zh) * 2021-07-23 2021-11-05 海信（山东）冰箱有限公司 一种洗衣机及其控制方法

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CN113605049A (zh) * 2021-07-23 2021-11-05 海信（山东）冰箱有限公司 一种洗衣机及其控制方法

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