CN2574298Y

CN2574298Y - 交流斩波变频调速装置

Info

Publication number: CN2574298Y
Application number: CN 02248405
Authority: CN
Inventors: 杨忠民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-30

Abstract

一种交流斩波变频调速装置，由主变压器、功率单元桥、相序检测与过零检测电路、输出电流电压检测电路、波形驱动与保护电路、主控计算机、辅助计算机及接口电路组成。主变压器为移相、分段、均压型变压器，采用Y－Δ曲折绕法，其副边输出绕组相位互差120°/N，其输出绕组分别连接功率单元桥；功率单元桥的输出端连接到感应电动机，功率单元桥由主计算机控制根据相序与相位信号以及输出的电流电压信息进行控制。本实用新型采用模块化结构，加工制造容易，使用方便，实现了交—交直接变频工频以下平滑调速，使交—交变频调速技术能运行于大容量、宽调速范围设备，大大拓宽了直接变频技术的应用领域，是一种性能优良，安全可靠，价格低廉，具有广阔市场的交流变频调速新产品。

Description

交流斩波变频调速装置

技术背景

本实用新型涉及一种交流变频调速装置，尤其是一种交—交直接变频调速装置。

背景技术

电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率，高功率因数和节间效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的节能方式。交流变频调速又分为直接变频和间接变频，就目前现有的几种类型的变频调速器，其问题及缺陷如下：

1.间接变频即交—直—交变频，中、小功率技术比较成熟但控制线路复杂、元器件多、各种保护要求严格、造价较高、维护成本高；由于受电力器件容量及开关频率制约，实现大功率的交流调速系统比较困难。

2.直接变频又称交—交娈频器，由于变频时的谐波影响，传统的交—交变频装置的调频范围较窄，只能0～1/3、0～1/2工频下运行，受其调频范围的影响其使用范围受到了限制，且这种变频装置价格贵、装置复杂、模拟控制方式可靠性低，对电网污染极大，因此需要附加昂贵且庞大的电网滤波装置，现只有在大型轧钢才有所应用。

发明内容

本装置的目的旨在提供一种简单可靠、成本低廉，电压波形好的交—交变频装置，其可以四象限运行、不需要中间贮能环节、效率高。

为实现上述目的，本装置采用以下设计方案：

一种交流斩波变频调速装置，由主变压器、功率单元桥、相序检测与过零检测电路、波形驱动与保护电路、输出电流电压检测电路、主控计算机、辅助计算机及接口电路组成。

所述主变压器为移相、分段、均压型变压器，它采用了Y-Δ曲折绕法，其副边输出绕组相位互差120°/N(其中N值可根据需要确定，N值越大，变频越稳定)，具有此相位的输出绕组分别连接每一个功率单元桥；

功率单元桥为并联多级功率单元桥，其输入端与主变压器的副边输出绕组连接，其输出端连接到感应电动机的三相接线端子；

每组功率单元桥通过波形驱动与保护电路与主计算机连接，功率单元桥受主计算机的控制，由主计算机采用下行信号线驱动；

相序检测与过零检测电路分别与主变压器的副边输出绕组和主计算机连接，其提供给主计算机相序信号与相位信号。

电流电压检测电路连接在三相感应电动机的三个进线端子与主计算机之间。

与现有技术对比，本实用新型有如下特点和进步：

本装置利用传统交—交变频主电路，采用类似交—直—交变频等脉宽控制方案，既具有交—交变频器功率输出大的优点，其输出频率范围又宽于传统交—交变频器，实现工频(0～50Hz)以下变频调速。

本实用新型采用类似PWM的斩波方式，由主控计算机发出脉冲信号，驱动功率单元桥的晶闸管触发导通、自然关断、强迫关断；并调整可控硅的开通角度，以达到给定频率和相应的输出电压，从而提供交流电机所需的变频调压电力；功率单元桥采用反并联的双向可控硅，输入、输出之间采用交叉连接方式，功率在电源和负载之间向任一方向输送，通过主计算机控制可控硅导通角的变化，实现循环变流、斩波调制、自然换流、强迫换流，使电机气隙达到恒磁通，以获得0～50HZ的变频调压电力，不仅使交—交变频装置能运用于大容量调速设备，并且拓宽传统交—交变频器的使用范围。另外在本装置中变压器采用了特殊设计和制造工艺，使变压器具有较高的功率因数、低谐波特性，既有降压隔离作用，又有取代昂贵的电网滤波器的功能。

图面说明

图1为本实用新型的电原理框图；

图2为本实用新型中的功率单元桥电路图；

图3为本实用新型的电气联接图。

具体实施方式

由图1、图2和图3可知，本实用新型由主变压器1、功率单元桥A0～An-1、B0～Bn-1、C0～Cn-1(3)、相序检测与过零检测8、驱动与保护电路4、主控计算机5、辅助计算机6及散热系统7等组成。

所述的主变压器1为三相错相、均压多重移相变压器，它采用了Y-Δ曲折绕法，使其副边输出绕组相位互差120°/N(N值根据系统需求确定)三相电压，这种变压器具有高的功率因数、低谐波特性，不但具有降压隔离作用，还可消除对电网谐波污染，可取代昂贵的电网滤波器。

主变压器1的输出端通过功率单元桥3并联连接在三相感应电动机2的A、B、C三个进线端子，由于多级单元并联使得交流输入电压波头数增加，输出电压波形类似于等脉宽的PWM，由于斩波电压的特性使得输出电压波形又优于等脉宽PWM波形。

波形驱动与保护电路4则联接在功率单元桥3与主计算机5之间，功率单元桥3受主计算机5的控制。

相序检测与过零检测电路8连接在主变压器1的副边输出绕组与主计算机5之间，其将主变压器1副边输出绕组的相序与相位信号提供给主计算机5；

相序检测与过零检测8，驱动与保护电路4采用光耦、霍尔传感实现强电与弱电的隔离，使系统运行安全可靠。

电流电压检测电路9连接在三相感应电动机2的A、B、C三个进线端子与主计算机5之间；

工作时，主控计算机5通过相序检测与过零检测8、驱动与保护电路4完成相序检测、过零检测、确定逻辑变换、通过输出电流电压检测电路9读取反馈值实现保护并根据反馈值进行运算完成系统调节向功率单元桥3发送角发脉冲使对应功率单元的晶闸管导通向负载电机供电，辅助计算机6完成人机接口及远程通讯、控制功能。

工作原理：

三相电源输入经移相变压器1输出多重互差一定角度的相电压并联，其一方面作为功率单元桥的输入，另一方面作为斩波调制的调制载波，用周期不同的方波作调制波，形成三相对称、单相对称、正负对称的交流电压波形，依据VVVF(Variable VoltageVariable Frequency)原理，不同频率下，改变方波幅值调整控制导通角度α输出不同的调压电力。

主控计算机5通过接口电路4从相序检测电路8，输入相电压相位，确定调制波的起始位置与载波保持一定的起始相位，根据压频比确定载波与调制波的匹配点，主控计算机5发出斩波脉冲，经输出接口电路4隔离驱动相应功率单元桥3内的电力器件导通，输出斩波脉冲电压，又根据输出电流电压检测电路9通过由接口电路4反馈的输出电压，经PID控制器调整压频比值来提高功率因数。

优点：

利用传统的交流主回路延续了直接变频大容量的特点，多级并联输入，输出功率由多个功率器件提供，在器件选择上就有了很达的裕量可以利用，即增加了系统的可靠性，又可以适当的控制生产成本。

与其它高速设备相比，其可靠性高，可维护性好，对电力系统谐波污染少，控制简单，设备成本低，性能好，综合节电率30％左右，特别适用于风机、水泵类调速技术，具有很高的经济价值和社会效益，极具发展潜力。

综上所述，本斩波变频调速装置，采用模块化结构，加工制造容易，使用方便，实现了交—交直接变频工频以下平滑调速，使交—交变频调速技术能运行于大容量、宽调速范围设备，大大拓宽了直接变频技术的应用领域，是一种性能优良，安全可靠，价格低廉，具有广阔市场的交流变频调速新产品。

Claims

1.一种交流斩波变频调速装置，其特征在于：该变频调速装置由主变压器(1)、功率单元桥(3)、相序检测与过零检测电路(8)、输出电流电压检测电路(9)、波形驱动与保护电路(4)、主控计算机(5)等组成，

所述主变压器(1)为移相、分段、均压型变压器，采用Y-Δ曲折绕法，其副边输出绕组相位互差120°/N；

主变压器(1)的输出绕组分别连接每一个功率单元桥(3)；

功率单元桥(3)为并联多级功率单元桥，其输出端连接到感应电动机(2)的三相接线端子。

每组功率单元桥(3)通过波形驱动与保护电路(4)与主计算机(5)连接，由主计算机(5)采用下行信号线驱动；

相序检测与过零检测电路(8)与主变压器(1)的副边输出绕组和主计算机(5)连接，其可提供给主计算机(5)相序信号与相位信号；

电流电压检测电路(9)连接在三相感应电动机(2)的三个进线端子与主计算机(5)之间。