[發(fā)明專利]一種能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010250404.8
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN102044974A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳國呈;周勤利;顧紅兵;王仁峰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇斯達工業(yè)科技有限公司
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M1/32
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能量回饋器(也稱節(jié)能回饋器)主電路拓撲結(jié)構(gòu)，用于將各種變頻器的直流母線電壓逆變?yōu)榻涣麟娏骱蠡仞伒诫娋W(wǎng)。

背景技術(shù)

眾所周知，變頻器已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、交通、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領(lǐng)域，以驅(qū)動電動機運行。為節(jié)約成本，通用變頻器通常采用圖1所示的電壓型交-直-交變頻器。可以看出：該拓撲結(jié)構(gòu)變頻器的輸入側(cè)采用的是二極管整流器，它不能直接用于需要快速起、制動和頻繁正反轉(zhuǎn)的調(diào)速場合。因為當(dāng)電動機減速制動時，電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)，頻繁正反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)要求電動機能四象限運行。圖1中的能量傳輸是不可逆的(只能從左到右，不能從右到左)，電動機產(chǎn)生的再生電能只能傳輸?shù)街绷鱾?cè)的儲能兼濾波的電容C₁、C₂上，形成泵升電壓。過高的泵升電壓將擊穿IGBT等半導(dǎo)體功率器件和并聯(lián)在直流母線上的電解電容C₁、C₂，從而使變頻器損壞。

為避免再生發(fā)電時變頻器主電路發(fā)生過電壓，以往的做法是在直流回路中并聯(lián)制動單元V₁₂，通過大功率電阻R₄將再生的能量以熱的形式消耗掉。減速越快，再生的能量越大，消耗得也越多，能量浪費就越嚴重。不但如此，該消耗掉的熱量還將造成功率電阻溫度上升，容易帶來故障隱患。

如果能夠?qū)⒃撃芰炕仞佒岭娋W(wǎng)，不僅起到低碳經(jīng)濟和節(jié)能減排的作用，還可以滿足快速制動和頻繁正反轉(zhuǎn)的運行要求，提高工作效率，并使半導(dǎo)體功率開關(guān)器件、電解電容免遭過電壓擊穿，從而提高變頻器的安全性。這就是使用能量回饋器的利益所在。

傳統(tǒng)能量回饋器的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2下側(cè)虛框內(nèi)所示，電路結(jié)構(gòu)的連接上是將通用變頻器的直流母線P(+)端與能量回饋器的二極管D₁₃陽極相連接，將通用變頻器的直流母線N(-)端與能量回饋器的N′相連接。

該能量回饋器在將能量回饋到電網(wǎng)時，回饋電流的總諧波失真THD相對很大，回饋電流波形質(zhì)量差；特別是當(dāng)回饋器功率容量較大時，回饋電流波形質(zhì)量相當(dāng)差，甚至發(fā)生回饋電流的過電流故障保護，從而無法正常工作。這種過電流故障并不是真正意義上的能量回饋器逆變電路內(nèi)部的過電流引起的，而是變頻器輸入側(cè)二極管整流橋和能量回饋器逆變電路間的環(huán)流所造成的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷及原理分析，本發(fā)明的目的是提出一種新型的能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，以提高能量回饋器輸出電流波形的正弦度，減小總諧波失真THD；防止因變頻器輸入側(cè)二極管整流橋和能量回饋器逆變電路間產(chǎn)生環(huán)流，引發(fā)過電流故障保護而無法正常工作。

本發(fā)明的上述目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

一種能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，包括能量回饋器及通用變頻器，所述通用變頻器輸入側(cè)的二極管整流橋與能量回饋器的逆變電路連成環(huán)路，其特征在于：所述能量回饋器接入通用變頻器的環(huán)路中設(shè)有電感L_P和電感L_N，其中所述電感L_P的第一端(“*”端)與通用變頻器的直流母線P(+)相連接，而電感L_P的第二端與二極管D₁₃的陽極相連接；所述電感L_N的第一端(“*”端)與通用變頻器的直流母線N(-)相連接，而電感L_N的第二端與能量回饋器的直流母線N′相連。

進一步地，前述的一種能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其中該電感L_P和電感L_N為在鐵芯上以一定形式的繞線結(jié)構(gòu)，電感L_P所產(chǎn)生的磁通Φ_P和電感L_N所產(chǎn)生的磁通Φ_N相抵。

更進一步地，前述的一種能量回饋器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，其中該鐵芯為E型結(jié)構(gòu)、U型結(jié)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu)，電感L_P和電感L_N可同向或反向繞制于鐵芯之上，且電感L_P的第一端為電流輸入端，電感L_N的第一端為電流輸出端，兩個第一端根據(jù)不同的鐵芯形狀結(jié)構(gòu)及電感相對繞制方向同側(cè)或相對偏設(shè)。