CN201910745U - 三相电压型变流器 - Google Patents

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杜吉飞
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Abstract

一种三相电压型变流器。本实用新型所述的三相电压型变流器除了传统的拓扑电路外，还包括一些附加部件。在隔离变压器前连接手动调压器，以满足不同要求的输入电压；将LISN装在隔离变压器后以测量IGBT和电抗器导致的电磁干扰；直流侧运用了电流缓冲装置，提高了系统安全性；传感器采用霍尔器件，使测量精度更高；采用外部AD芯片，提高了AD转换精度；自主开发的中转电路板使DSP与主电路更好的兼容在一起，不但可以用来放大和整形DSP信号，还可以使故障PC信号进入DSP，达到故障诊断的目的。综合起来看，此装置能够提高变流系统高效性，安全性，实用性。

Description

三相电压型变流器
技术领域
本实用新型属于三相电压型变流器，其作用为整流和逆变，可用于变频器，无功补偿器，有源滤波器，并网发电等领域。 
背景技术
当今的变流器大多存在以下缺点：(1)系统鲁棒性不佳，需要针对不同客户需求来定做产品；(2)安全性不佳，保护措施不完善，容易造成人员受伤及电器损坏；(3)网侧功率因数低，谐波畸变大，对电网产生污染；(4)没有考虑电磁干扰问题；(5)可靠性不佳。尤其是对于国内自主研发产品，应用范围狭窄，成熟性不高，规格不完善。 
实用新型内容
本实用新型目的是为了解决现有技术存在的以上不足，提供一种三相电压型变流器。 
本实用新型所述的三相电压型变流器，包括控制电路部分和主电路部分，控制电路部分主要包括顺次连接的DSP电路，中转电路和驱动电路，主电路部分主要包括与网侧三相电源顺次连接的隔离变压器、电抗器、IGBT模块和直流侧滤波电容，最后与直流侧负载相连，其中控制电路部分中的驱动电路与主电路部分中的IGBT模块连接，其特征在于，控制电路部分中的中转电路包括信号的放大和整形；主电路部分中，在网侧三相电源与隔离变压器之间串接有手动调压器(以及变流器空气开关、交流电压表和交流接触器)，在隔离变压器与电抗器之间串接有线路阻抗稳定网络LISN(Line-Impedance StabilizationNetworks)，在IGBT模块和直流侧滤波电容之间串接电流缓冲装置。 
所述的电流缓冲装置是这样构成的：将充电电阻与延时继电器并联后，接到直流侧滤波电容与直流侧负载正极之间。 
所述的直流侧滤波电容是这样构成的：将四个相同的电解电容两两串连，然后再并联在一起。 
所述的中转电路输入端经过上拉电阻与施密特触发器相连，再连反相器，再经过上拉电阻，最后到达中转电路的输出端。在所述的中转电路中，上拉电阻与PC信号输入端相连，再接与非门，再接一个电阻，再接光耦触发器件，再接上拉电阻和下拉稳压管，最后输入到DSP的PDPINTA端口。 
主电路与控制电路之间的关系为：主电路中的传感器测量相应的模拟信号，进入控制电路进行A/D转换、处理、运算、放大，整形等，再由控制电路输出驱动主电路的IGBT模块，达到控制主电路的目的。 
上述所说的手动调压器位于主电路输入端之前，网侧三相电源之后，其作用为可以按 照用户要求实现手动调压。 
上述所说的DSP电路板主要包括DSP芯片、存储器、A/D转换电路。A/D转换电路输出的数字信号进入DSP芯片，DSP芯片输出的控制信号进入中转电路板进行整形和放大。 
上述所说的A/D转换电路主要包括配置在DSP芯片外围的两片AD芯片，采用可编程逻辑器件(CPLD)实现DSP与两片AD芯片之间的通信与控制，这样没有使用DSP内部AD转换，是由于DSP内部AD转换精度有限，使用外部AD芯片提高了采样精度和快速性。 
上述所说的中转电路板中含有施密特触发器对控制信号进行整形。 
上述所说的中转电路板随时接受驱动板传来的PC信号，一旦IGBT出现故障，DSP的PDPINTA端口状态由高电平变为低电平，DSP输出信号立刻锁住，IGBT停止工作。 
上述所说的LISN接在隔离变压器后端，用于测量IGBT模块和电抗器产生的传导干扰。 
上述所说的延时继电器与充电电阻并联，构成电流缓冲装置，接在三个IGBT模块后的直流侧正极上，其作用是防止电流冲击。刚上电时为了防止电流冲击，延时继电器断开，此时充电电阻用来缓冲电流，随后延时继电器闭合，将充电电阻短路。 
上述所说的滤波电容，采用四个相同的电解电容，两两串联，然后并联在一起。这样电容值没有变，但能更好的适应环境变化。 
本实用新型的优点和有益效果： 
本实用新型提供的变流器采取了电路保护措施，波形校正方案，故障诊断电路，电磁干扰检测，高效AD转换等，大大提高了系统精度、系统可靠性和安全性，改进了系统性能。 
附图说明
图1是本实用新型整体电路图。 
图中：1、手动调压器，2、变流器空气开关，3、交流电压表，4、交流接触器，5、隔离变压器，6、隔离变压器抽头，7、LISN，8、快速熔断器，9、交流侧电流霍尔传感器，10、交流侧电压霍尔传感器，11、交流测量端子，12、电抗器，13、电抗器抽头，14、交流电流表，15、IGBT模块，16、充电电阻，17、延时继电器，18、吸收电容，19、滤波电容，20、直流侧电流霍尔传感器，21、直流电压表，22、直流电流表，23、直流侧电压霍尔传感器，24、直流测量端子，25、直流侧负载，26、DSP电路板，27、中转电路板，28、驱动电路板。 
图2是中转电路图，由图2-1至图2-3三部分分割图共同构成。 
图中：29、DSP信号输出端，30、上拉电阻，31、施密特触发器，32、反相器，33、 上拉电阻，34、测量端子，35、输出端，36、PC信号输入端，37、与非门，38、光耦触发器件，39、3.3V稳压管，40、PC信号输出端。 
具体实施方式
整个装置分为控制电路部分和主电路部分。其中主电路部分如图1：电网A、B、C三相火线和N相零线与手动调压器1相连，手动调压器1输出端与变流器空气开关2相连，随后连接交流电压表3，再与交流接触器4相连，再与隔离变压器5相连，隔离变压器输出端为隔离变压器抽头6，该隔离变压器输出端与LISN7相连，然后依次经过快速熔断器8、穿过交流侧电流霍尔传感器9及交流侧电压霍尔传感器10，随后连接交流测量端子11，再与电抗器12相连，电抗器输出端为电抗器抽头13，电抗器输出端中的一相连接交流电流表14，再与三个IGBT模块15相连(其中每个IGBT模块都接有吸收电容18)，输出直流侧正极与并联的充电电阻16和延时继电器17相连(充电电阻和延时继电器二者相并联，构成电流缓冲装置)，然后直流侧正极端和负极端之间与两两相串联再并联的四个电解电容构成的滤波电容19相连，然后正极端连接直流侧电流霍尔传感器20，而后是直流电流表22，然后直流侧正极端与负极端之间连接直流电压表21，再与直流测量端子24相连，同时连接直流侧电压霍尔传感器23，最后与直流侧负载25相连。 
其中控制电路部分见图1：交流侧电压霍尔传感器10、交流侧电压霍尔传感器9、直流侧电压霍尔23、直流侧电流传感器20输出的传感器模拟信号传到DSP电路板26的A/D转换电路中，然后转化为数字信号进入DSP芯片，与存储器中的程序及数据结合运算，传出6路3.3V控制信号进入中转电路板27，将信号波放大并整形，传出6路15V控制信号，进入驱动电路板28，驱动电路驱动三个IGBT模块15。 
所述的中转电路输入端经过上拉电阻与施密特触发器相连，再连反相器，再经过上拉电阻，最后到达中转电路的输出端。在所述的中转电路中，上拉电阻与PC信号输入端相连，再接与非门，再接一个电阻，再接光耦触发器件，再接上拉电阻和下拉稳压管，最后输入到DSP的PDPINTA端口。具体连接关系详述如下： 
上述所说的中转电路板27如图2-1：DSP信号输出端29经过上拉电阻30(见图2-1)与施密特触发器31相连(见图2-2)，再连反相器32，再经过上拉电阻33和测量端子34，输出端35进入IGBT驱动电路。一般情况下，IGBT驱动电路的PC信号为高，当任一个IGBT模块出现故障时，驱动电路板28(见图1)立即检测出并使PC信号输入端36变为低电平(见图2-3)，经过与非门37变为高电平，高电平会触发光耦触发器件38，经过3.3V稳压管39，到达PC信号输出端40(见图2-1)，由于PC信号输出端与DSP的PDPINTA管脚相连，故DSP的PDPINTA管脚为高电平，锁住6路控制信号，使IGBT停止工作。 

Claims (5)

1.一种三相电压型变流器，包括控制电路部分和主电路部分，控制电路部分主要包括顺次连接的DSP电路,中转电路和驱动电路，主电路部分主要包括与网侧三相电源顺次连接的隔离变压器、电抗器、IGBT模块和直流侧滤波电容，最后与直流侧负载相连，其中控制电路部分中的驱动电路与主电路部分中的IGBT模块连接，其特征在于，控制电路部分中的中转电路包括信号的放大和整形；主电路部分中，在网侧三相电源与隔离变压器之间串接有手动调压器，在隔离变压器与电抗器之间串接有LISN，在IGBT模块和直流侧滤波电容之间串接电流缓冲装置。
2.根据权利要求1所述的三相电压型变流器，其特征在于，所述的电流缓冲装置是这样构成的：将充电电阻与延时继电器并联后，接到直流侧滤波电容与直流侧负载正极之间。
3.根据权利要求1所述的三相电压型变流器，其特征在于，所述的直流侧滤波电容是这样构成的：将四个相同的电解电容两两串连，然后再并联在一起。
4.根据权利要求1所述的三相电压型变流器，其特征在于，所述的中转电路输入端经过上拉电阻与施密特触发器相连，再连反相器，再经过上拉电阻，最后到达中转电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的三相电压型变流器，其特征在于，在所述的中转电路中，上拉电阻与PC信号输入端相连，再接与非门，再接一个电阻，再接光耦触发器件，再接上拉电阻和下拉稳压管，最后输入到DSP的PDPINTA端口。
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CN103219902A (zh) * 2013-04-22 2013-07-24 深圳市共进电子股份有限公司 一种安全开关电源
CN106932663A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 中国石油天然气股份有限公司 变频系统的测量仪

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