CN113014079A - 变频器装置以及依据输出电压值而选择性输出电流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变频器装置包含一变频器模块、一输出滤波器、一旁通电路、一输出电压检测电路及一控制模块，变频器模块电性连结于一市电电源，输出滤波器电性连结于变频器模块与一负载，旁通电路与输出滤波器并联设置。在上述变频器装置的基础下，一种依据输出电压值而选择性输出电流的方法，主要是利用输出电压检测器检测输出滤波器与负载间的一输出电压值；然后利用控制模块比较输出电压值是否大于一输出电压限制值；最后，当输出电压值大于输出电压限制值时，控制模块发送一断路信号至导通开关，以驱使导通开关由预设的导通状态切换至断路状态。

Description

变频器装置以及依据输出电压值而选择性输出电流的方法

技术领域

本发明涉及一种变频器装置以及选择性输出电流的方法，尤其涉及一种内建有输出滤波器的变频器装置以及依据输出电压值而选择性输出电流的方法。

背景技术

一般来说，较大型或较为精密的马达通常都需要使用变频器等驱动装置进行控制，以依据使用者的需求来调整马达输出的功率，但由于这类型马达的电力来源都是市电，因此在使用马达时，除了需要安装驱动器外，通常还需要在市电与驱动装置之间装设输入滤波器，以防止市电所提供的交流电因波形杂乱而导致驱动装置毁损。此外，由于脉冲电压在电缆上传输时，如果电缆的阻抗与负载的阻抗不匹配，在负载端会产生反射，而反射的结果会导致入射波与反射波迭加，进而形成更高的电压，其幅度最大可以达到直流母线电压的2倍，大约相当于变频器输入电压的3倍，因此当过高的尖峰电压加在电机定子的线圈上时，线圈很容易会因为频繁的过电压冲击而导致电机过早失效，甚至因此造成线圈的绝缘层破损而引发其他危害。

承上所述，为了避免输出电压损坏设备或造成人员受伤，通常会在驱动装置上直接外挂输出滤波器，藉以将驱动装置所输出的电流加以滤波，进而避免脉冲电压在负载端产生反射而形成高电压，然而此方法虽然可以有效的避免高电压的形成，但却会因为过度的滤波而造成电力损失。

发明内容

有鉴于在现有技术中，利用外挂输出滤波器来避免形成高电压的方式会造成电力的损失；缘此，本发明的主要目的在于提供一种变频器装置以及依据输出电压值而选择性输出电流的方法，可以有效的避免形成高电压，也不会因为多度的滤波而造成电力的损失。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段是提供一种变频器装置，包含一变频器模块、一输出滤波器、一旁通电路、一输出电压检测电路以及一控制模块。

变频器模块电性连结于一市电电源，用以将该市电电源所提供的一工频交流电转换成一频率或电压可变的变频交流电。

输出滤波器电性连结于该变频器模块与一负载，用以将该变频器模块所提供的该变频交流电加以滤波后提供至该负载。

旁通电路包含一输入接点、一输出接点以及一导通开关。输入接点电性连结于该变频器模块与所述输出滤波器。输出接点电性连结于该输出滤波器与该负载。导通开关电性连结于该输入接点与该输出接点，以与该输出滤波器并联设置，且该导通开关预设为一导通状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电经由该旁通电路输送至该负载。

输出电压检测电路包含一检测接点以及一输出电压检测器。检测接点电性连结于该输出接点与该负载。输出电压检测器电性连结于该检测接点，用以检测经过该旁通电路输送至该负载的该变频交流电而产生一输出电压值，并据以发送出一输出电压信号。

控制模块电性连结于该变频器模块、该导通开关与该输出电压检测器，用以依据该输出电压信号发送出一断路信号至该导通开关，使该导通开关由该导通状态切换至一断路状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电受到该输出滤波器加以滤波后提供至该负载。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该变频器模块包含一输入滤波器以及一变频器。输入滤波器电性连结于该市电电源，用以对该市电电源所提供的该工频交流电进行滤波。变频器电性连结于该输入滤波器与该输出滤波器，用以将该经过滤波的工频交流电转换成该变频交流电。较佳者，变频器为一矩阵式变频转换器。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该控制模块更包含一比较器，该比较器内建有一输出电压限制值，该比较器用以比较该输出电压值与该输出电压限制值，并在该输出电压值大于该输出电压限制值时发送出该断路信号。较佳者，该输出电压限制值为该工频交流电的电压的1.5至2倍。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该导通开关为一继电器。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的另一必要技术手段是提供一种依据输出电压值而选择性输出电流的方法，是应用于上述的变频器装置，该依据输出电压值而选择性输出电流的方法包含以下步骤：首先，步骤(a)是利用该输出电压检测器检测该输出滤波器与该负载间的该输出电压值，并依据该输出电压值发送出该输出电压信号至该控制模块；然后，步骤(b)是利用该控制模块接收到该输出电压信号，并比较该输出电压值是否大于一输出电压限制值；最后，步骤(c)是当该输出电压值大于该输出电压限制值时，该控制模块发送该断路信号至该导通开关，以驱使该导通开关由预设的该导通状态切换至该断路状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电受到该输出滤波器加以滤波后提供至该负载。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，在步骤(a)之前还包含一步骤(a0)，利用该变频器模块接收该市电电源所提供的该工频交流电，并该将工频交流电转换成该变频交流电。

如上所述，本发明主要是将导通开关预设为导通状态，并通过输出电压检测器检测经过旁通电路输送至负载的变频交流电是否因为电压反射而造成电压过高，进而判断变频器模块所输出的变频交流电是否需经过输出滤波器而加以控制，有效的避免因为滤波所造成的无谓损失。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例所提供的变频器装置的系统方块图；以及

图2显示本发明较佳实施例所提供的依据输出电压值而选择性输出电流的方法的步骤流程图。

附图标号说明：

100 变频器装置

1 变频器模块

11 输入滤波器

12 变频器

2 输出滤波器

3 旁通电路

31 输入接点

32 输出接点

33 导通开关

4 输出电压检测电路

41 检测接点

42 输出电压检测器

5 控制模块

51 比较器

511 输出电压限制值

6 输入电压检测电路

61 市电电压检测接点

62 输入电压检测器

7 电流反馈电路

71 输出电流检测接点

200 市电电源

300 负载

S1 输出电压信号

S2 断路信号

具体实施方式

请参阅图1，图1显示本发明较佳实施例所提供的变频器装置的系统方块图。如图所示，一种变频器装置100包含一变频器模块1、一输出滤波器2、一旁通电路3、一输出电压检测电路4、一控制模块5、一输入电压检测电路6以及一电流反馈电路7。

变频器模块1包含一输入滤波器11与一变频器12。输入滤波器11是电性连结于一市电电源200，用以将市电电源200所提供的一工频交流电加以滤波。变频器12是电性连结于输入滤波器11，用以将经过输入滤波器11滤波过的工频交流电转换成一频率或电压可变的变频交流电。此外，在本实施例中，变频器12为一种将九个SiC MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)电子开关以矩阵排列的矩阵式变频转换器，但不限于此，在其他实施例中，变频器模块1亦可为现有的整流器与逆变器的组合。

输出滤波器2电性连结于变频器模块1的变频器12与一负载300，用以将变频器模块1所提供的变频交流电加以滤波后提供至负载300。

旁通电路3包含一输入接点31、一输出接点32以及一导通开关33。输入接点31是电性连结于变频器模块1与输出滤波器2。输出接点32是电性连结于输出滤波器2与负载300。导通开关33是电性连结于输入接点31与输出接点32，以使导通开关33与输出滤波器2并联设置，且导通开关33预设为一导通状态，藉此，当本发明的变频器装置100开机运作时，变频器模块1会先将市电电源200所提供的工频交流电加以滤波并转换成变频交流电，然后因为导通开关33预设为导通状态，因此变频器模块1所提供的变频交流电会先经由旁通电路3输送至负载300。此外，在本实施例中，导通开关33为一继电器。

输出电压检测电路4包含一检测接点41以及一输出电压检测器42。检测接点41是电性连结于输出接点32与负载300；更详细的说，检测接点41是设置在输出滤波器2与负载300间的电路上，并位于输出接点32与负载300之间。输出电压检测器42是电性连结于检测接点41；其中，由于检测接点41位于输出接点32与负载300之间，因此当变频器模块1所提供的变频交流电经由旁通电路3输送至负载300时，输出电压检测器42便可通过检测接点41检测经过旁通电路3输送至负载300的变频交流电所产生的一输出电压值，并在检测到输出电压而产生输出电压值时，依据输出电压值发出一输出电压信号S1。

控制模块5是电性连结于变频器模块1、导通开关33与输出电压检测器42，并具有一比较器51，且比较器51内建有一输出电压限制值511，输出电压限制值511为工频交流电的电压的1.5至1.5倍；其中，比较器51是用以比较输出电压值与输出电压限制值511，并在输出电压值大于输出电压限制值511时发送出断路信号S2至导通开关33，使导通开关33由预设的导通状态切换至断路状态，进而使变频器模块1所提供的变频交流电改经过输出滤波器2加以滤波后提供至负载300。

输入电压检测电路6包含一市电电压检测接点61与一输入电压检测器62。市电电压检测接点61是设置于市电电源200与变频器模块1之间，而输入电压检测器62是电性连结于市电电压检测接点61与控制模块5，用以检测市电电源200输入变频器模块1的工频交流电的电压值，并将检测到的电压值传送至控制模块5。

电流反馈电路7包含一输出电流检测接点71，输出电流检测接点71是设置于变频器模块1的变频器12与输入接点31之间，并电性连结于控制模块5，藉以检测自变频器12输出的变频交流电的电流值，并将检测到的电流值传送至控制模块5。在本实施例中，控制模块5主要是通过输入电压检测器62所检测到的工频交流电的电压值与变频交流电的电流值等信息来控制变频器模块1的工作参数，由于此为现有技术，故不再多加叙述。

请继续参阅图2，图2显示本发明较佳实施例所提供的依据输出电压值而选择性输出电流的方法的步骤流程图。如图所示，在上述的变频器装置100的基础下，本发明所提供的依据输出电压值而选择性输出电流的方法，首先步骤S11是利用变频器模块1接收市电电源200所提供的工频交流电，并将工频交流电转换成变频交流电。接着，步骤S12是利用输出电压检测器42检测输出滤波器2与负载300间的输出电压值，并依据输出电压值发送出输出电压信号S1至控制模块5。然后，步骤S13是利用控制模块5接收到输出电压信号S1，并比较输出电压值是否大于一输出电压限制值511。最后，当输出电压值大于输出电压限制值511时，会接着进入步骤S14，然而若输出电压值小于输出电压限制值511时，则会直接结束；其中，步骤S14是控制模块5发送断路信号S2至导通开关33，以驱使导通开关33由预设的导通状态切换至断路状态。

综上所述，由于本发明的变频器装置是将导通开关33预设为导通状态，因此市电电源200所提供的工频交流电在经过变频器模块1的变频而输出变频交流电后，由于旁通电路3的电阻远小于输出滤波器2的电阻，因此变频器模块1所输出的变频交流电会先经由旁通电路3输送至负载300；此时，由于检测接点41设置于旁通电路3的输出接点32与负载300之间，因此电性连结于检测接点41的输出电压检测器42可以检测到经过旁通电路3输送至负载300的变频交流电的电压值是否过高，并在输出电压检测器42检测到输出电压时发送出输出电压信号S1至控制模块5，以使控制模块5的比较器51比较输出电压值与输出电压限制值511。

当检测到的输出电压值大于输出电压限制值511时，控制模块5会发送断路信号S2至导通开关33，以使导通开关33切断旁通电路3的连通，使变频器模块1所输出的变频交流电先经过输出滤波器2加以滤波后再输送至负载300，而由于输出滤波器2可以过滤掉反射波，进而避免形成高电压，有效的保护负载300的线圈的绝缘层等元件。此外，由于本发明的变频器装置是将导通开关33预设为导通状态，因此当检测到的输出电压值未大于输出电压限制值511时，则可以在不用经过输出滤波器2滤波的情况下提供变频交流电至负载，有效的避免因过度滤波所造成的能量损失。

相较于现有技术的变频器装置大都是通过外接输出滤波器的方式来过滤反射波，进而避免产生高电压，导致即使原本不会形成高电压的变频交流电也会因为输出滤波器的滤波而降低输出的功率；相较于此，本发明的变频器装置与依据输出电压值而选择性输出电流的方法，确实可以有效的通过输出电压检测来控制变频器模块所输出的变频交流电是否需经过输出滤波器，藉以有效的避免因为过度滤波所造成的无谓损失。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。

Claims (8)

1.一种变频器装置，包含：

变频器模块，电性连结于市电电源，用以将所述市电电源所提供的工频交流电转换成频率或电压可变的变频交流电；

输出滤波器，电性连结于所述变频器模块与负载，用以将所述变频器模块所提供的所述变频交流电加以滤波后提供至所述负载；

旁通电路，包含：

输入接点，电性连结于所述变频器模块与所述输出滤波器；

输出接点，电性连结于所述输出滤波器与所述负载；以及

导通开关，电性连结于所述输入接点与所述输出接点，以与所述输出滤波器并联设置，且所述导通开关预设为导通状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电经由所述旁通电路输送至所述负载；

输出电压检测电路，包含：

检测接点，电性连结于所述输出接点与所述负载；以及

输出电压检测器，电性连结于所述检测接点，用以检测经过所述旁通电路输送至所述负载的所述变频交流电而产生输出电压值，并据以发送出输出电压信号；以及

控制模块，电性连结于所述变频器模块、所述导通开关与所述输出电压检测器，用以依据所述输出电压信号发送出断路信号至所述导通开关，使所述导通开关由所述导通状态切换至断路状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电受到所述输出滤波器加以滤波后提供至所述负载。

2.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述变频器模块包含：

输入滤波器，电性连结于所述市电电源，用以对所述市电电源所提供的所述工频交流电进行滤波；以及

变频器，电性连结于所述输入滤波器与所述输出滤波器，用以将所述经过滤波的工频交流电转换成所述变频交流电。

3.根据权利要求2所述的变频器装置，其中，所述变频器为矩阵式变频转换器。

4.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述控制模块还包含比较器，所述比较器内建有输出电压限制值，所述比较器用以比较所述输出电压值与所述输出电压限制值，并在所述输出电压值大于所述输出电压限制值时发送出所述断路信号。

5.根据权利要求4所述的变频器装置，其中，所述输出电压限制值为所述工频交流电的电压的1.5至2倍。

6.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述导通开关为继电器。

7.一种依据输出电压值而选择性输出电流的方法，利用如权利要求1所述的变频器装置将所述变频交流电选择性地输出至所述负载，所述依据输出电压值而选择性输出电流的方法包含以下步骤：

(a)利用所述输出电压检测器检测所述输出滤波器与所述负载间的所述输出电压值，并依据所述输出电压值发送出所述输出电压信号至所述控制模块；

(b)利用所述控制模块接收到所述输出电压信号，并比较所述输出电压值是否大于一输出电压限制值；以及

(c)当所述输出电压值大于所述输出电压限制值时，所述控制模块发送所述断路信号至所述导通开关，以驱使所述导通开关由预设的所述导通状态切换至所述断路状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电受到所述输出滤波器加以滤波后提供至所述负载。

8.根据权利要求7所述的依据输出电压值而选择性输出电流的方法，其中，在步骤(a)之前还包含步骤(a0)，利用所述变频器模块接收所述市电电源所提供的所述工频交流电，并将所述工频交流电转换成所述变频交流电。

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