CN218678867U - 一种级联式变频器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种级联式变频器，包括控制器、变压器、第一级联变频单元和至少一个第二级联变频单元。第一级联变频单元包括多个第一逆变单元，每个第一逆变单元分别与一个副边绕组电连接；第二级联变频单元包括多个第二逆变单元，每个第二逆变单元分别与一个副边绕组电连接；控制器分别与每个第一逆变单元、每个第二逆变单元信号连接，用于输出逆变控制信号。由于本申请中包括多个级联变频单元，从而可以输出多路驱动电压，并驱动多台电机工作，从而降低了驱动系统的体积和综合成本。

Description

一种级联式变频器

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种级联式变频器。

背景技术

高压变频器将高压工频电源转换成频率和幅值可控的交流电源用于驱动电机变速运行，通常高压变频器同时只能驱动一台电机，当需要驱动多台电机时，就需要配置多台高压变频器，导致驱动系统的整体体积较大、成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种级联式变频器，用于输出多路输出电压，以降低驱动系统的体积和综合成本。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种级联式变频器，包括控制器、变压器、第一级联变频单元和至少一个第二级联变频单元，其中：

所述变压器包括原边绕组和分别与所述原边绕组耦合的多个副边绕组；

所述第一级联变频单元包括通过级联方式连接的多个第一逆变单元，每个所述第一逆变单元分别与一个所述副边绕组电连接,所述多个第一逆变单元通过级联形式连接，并输出三相交流电；

所述第二级联变频单元包括通过级联方式连接的多个第二逆变单元，每个所述第二逆变单元分别与一个所述副边绕组电连接，所述多个第二逆变单元通过级联形式连接，并输出三相交流电；

所述控制器分别与每个所述第一逆变单元、每个所述第二逆变单元信号连接，用于输出逆变控制信号。

可选的，部分或全部的所述副边绕组为延边三角形接法。

可选的，所述第二逆变单元的数量小于或等于所述第一逆变单元的数量。

可选的，所述副边绕组的数量大于所述第一逆变单元的数量与所述第二逆变单元的数量之和，且所述第一逆变单元与所述第二逆变单元连接于不同的所述副边绕组。

可选的，部分或全部的所述第一逆变单元与对应的第二逆变单元共连于一个所述副边绕组。

可选的，所述控制器包括一个第一控制单元，所述第一控制单元用于输出所述逆变控制信号。

可选的，所述控制器还包括至少一个第二控制单元，其中：

所述第一控制单元与每个所述第一逆变单元信号连接，用于向所述第一逆变单元输出所述逆变控制信号；

所述第二控制单元与每个所述第二逆变单元信号连接，用于向所述第二逆变单元输出所述逆变控制信号。

可选的所述控制器包括DSP器件和FPGA器件，其中：

所述DSP器件用于产生调制信号，并将所述调制信号输出至所述FPGA器件；

所述FPGA器件产生移相的载波信号，并将所述载波信号与所述调制信号作比较，得到PWM信号，所述PWM信号用于控制所述第一逆变单元和/或所述第二逆变单元执行逆变，得到所述三相交流电。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种级联式变频器，包括控制器、变压器、第一级联变频单元和至少一个第二级联变频单元。第一级联变频单元包括多个第一逆变单元，每个第一逆变单元分别与一个副边绕组电连接；第二级联变频单元包括多个第二逆变单元，每个第二逆变单元分别与一个副边绕组电连接；控制器分别与每个第一逆变单元、每个第二逆变单元信号连接，用于输出逆变控制信号。由于本申请中包括多个级联变频单元，从而可以输出多路驱动电压，并驱动多台电机工作，从而降低了驱动系统的体积和综合成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种级联式变频器的电路图；

图2为本申请实施例的另一种级联式变频器的电路图；

图3为本申请实施例的又一种级联式变频器的电路图；

图4为本申请实施例的一种逆变单元的典型电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例的一种级联式变频器的电路图。

如图1所示，本实施例提供了一种级联式变频器，该级联式变频器用于驱动多台电机以相同或不同的频率运转。该变频器包括控制器10、变压器、一个第一级联变频单元20和至少一个第二级联变频单元30，两个级联变频单元可以独立工作。

该变压器包括星形连接的原边绕组I NPUT，还包括多个副边绕组OUTPUT，原边绕组与副边绕组设置在同一组三相铁芯100上，基于铁芯的磁通使得原边绕组的电压感应到副边绕组。副边绕组通常根据需要设置成不同移相角的延边三角形接法，以此可以更好的改善原边电流谐波含量。

其中，第一级联变频单元驱动一台电机M1,第二级联变频单元则驱动另一台M2，从而能够实现一台变频器驱动多台电机工作的目的。

其中，第一级联变频单元包括多个通过级联方式连接的多个第一逆变单元，每个逆变单元通过相应的电缆与一个对应的副边绕组电连接。每个第一逆变单元包括三*n个功率单元，n为每相上串联的功率单元个数，每个功率单元包括相应的整流元件、储能元件和逆变元件，通过整流逆变的方式实现功率输出，由于功率单元和功率单元级联成为高压变频器属于常用的技术，这里不再赘述。

其中，第二级联变频单元包括多个通过级联方式连接的多个第二逆变单元，每个逆变单元通过相应的电缆与一个对应的副边绕组电连接。每个第二逆变单元包括三*n个功率单元，n为每相上串联的功率单元个数，每个功率单元包括相应的整流元件、储能元件和逆变元件，通过整流逆变的方式实现功率输出，由于功率单元和功率单元级联成为高压变频器属于常用的技术，这里不再赘述。逆变单元的具体结构如图4所示。

另外，本申请中第一逆变单元的个数和规格和第二逆变单元可以相同或不同，这样可以实现一台变频器输出不同等级的电压和电流，可以驱动不同电压电流等级的电机。

本申请中的控制器通过信号链路分别与第一级联变频单元中每个第一逆变单元、第二级联变频单元中每个第二逆变单元对应信号连接，用于向每个逆变单元输出逆变控制信号，以控制每个逆变单元中的功率单元执行整流逆变工作。

第一级联变频单元和第二级联变频单元设置了独立的输出电流检测装置，如霍尔(Ha l l)电流传感器；检测到的电流信号传输至控制器，用于实现矢量控制。

第一级联变频单元和第二级联变频单元设置了独立的输出电压检测装置，采集的电压信号传输至控制系统，用于实现电压的闭环控制。

从上述技术方案中可以看出，本申请提供了一种级联式变频器，包括控制器、变压器、第一级联变频单元和至少一个第二级联变频单元。第一级联变频单元包括多个第一逆变单元，每个第一逆变单元分别与一个副边绕组电连接；第二级联变频单元包括多个第二逆变单元，每个第二逆变单元分别与一个副边绕组电连接；控制器分别与每个第一逆变单元、每个第二逆变单元信号连接，用于输出逆变控制信号。由于本申请中包括多个级联变频单元，从而可以输出多路驱动电压，并驱动多台电机工作，从而降低了驱动系统的体积和综合成本。

另外，在本实施例的一个具体实施方式中，该控制器包括一个第一控制单元11，如图3所示。该第一控制单元与上述第一级联变频单元中的每个第一逆变单元连接，还与该第二级联变频单元中每个第二逆变单元连接，用于输出上述逆变控制信号。

还有，在本申请的另一个具体实施方式中，该控制器包括一个第一控制器单元11和至少一个第二控制单元12，如图2所示。该第一控制单元与上述第一级联变频单元中的每个第一逆变单元连接，该第二控制单元则与第二级联变频单元中每个第二逆变单元连接，同样用于输出相应的逆变控制信号。

还有，在本申请的另一个具体实施方式中，该控制器包括一个第一控制器单元11和至少一个第二控制单元12，如图3所示。该第一控制单元11和第二控制单元12通过通信交互数据，实现协同控制，最终实现对不同电机的主从控制或相同电机的并联驱动。

本申请中的控制器包括DSP器件和FPGA器件。DSP器件用于产生调制信号，并将调制信号输出至FPGA器件；FPGA器件基于DSP器件输出的调制信号产生移相的载波信号，并将载波信用与调制信号作比较，得到并输出PWM信号，该PWM信号用于对上述的第一逆变单元和或第二逆变单元进行控制，实现三相交流电的输出。

DSP(Digita l Signa l Process i ng，数字信号处理)器件是指能够实现数字信号处理技术的器件。DSP器件的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，其广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA器件的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。

本申请中的高压级联式变频器可以仅设置一套HMI、PLC、输入避雷器、输入电压电流检测装置等，而不是为每套级联变频单元配置一套，从而能够实现成本的进一步降低。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种级联式变频器，其特征在于，包括控制器、变压器、第一级联变频单元和至少一个第二级联变频单元，其中：

所述变压器包括原边绕组和分别与所述原边绕组耦合的多个副边绕组；

所述第一级联变频单元包括通过级联方式连接的多个第一逆变单元，每个所述第一逆变单元分别与一个所述副边绕组电连接，所述多个第一逆变单元通过级联形式连接，并输出三相交流电；

所述第二级联变频单元包括通过级联方式连接的多个第二逆变单元，每个所述第二逆变单元分别与一个所述副边绕组电连接，所述多个第二逆变单元通过级联形式连接，并输出三相交流电；

所述控制器分别与每个所述第一逆变单元、每个所述第二逆变单元信号连接，用于输出逆变控制信号。

2.如权利要求1所述的级联式变频器，其特征在于，部分或全部的所述副边绕组为延边三角形接法。

3.如权利要求1所述的级联式变频器，其特征在于，所述第二逆变单元的数量小于或等于所述第一逆变单元的数量。

4.如权利要求1所述的级联式变频器，其特征在于，所述副边绕组的数量大于等于所述第一逆变单元的数量与所述第二逆变单元的数量之和，且所述第一逆变单元与所述第二逆变单元连接于不同的所述副边绕组。

5.如权利要求1所述的级联式变频器，其特征在于，部分或全部的所述第一逆变单元与对应的第二逆变单元共连于一个所述副边绕组。

6.如权利要求1所述的级联式变频器，其特征在于，所述控制器包括一个第一控制单元，所述第一控制单元用于输出所述逆变控制信号。

7.如权利要求6所述的级联式变频器，其特征在于，所述控制器还包括至少一个第二控制单元，其中：

所述第一控制单元与每个所述第一逆变单元信号连接，用于向所述第一逆变单元输出所述逆变控制信号；

所述第二控制单元与每个所述第二逆变单元信号连接，用于向所述第二逆变单元输出所述逆变控制信号。

8.如权利要求6所述的级联式变频器，其特征在于，所述控制器包括DSP器件和FPGA器件，其中：

所述DSP器件用于产生调制信号，并将所述调制信号输出至所述FPGA器件；

所述FPGA器件产生移相的载波信号，并将所述载波信号与所述调制信号作比较，得到PWM信号，所述PWM信号用于控制所述第一逆变单元和/或所述第二逆变单元执行逆变，得到所述三相交流电。

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