[發明專利]一種變頻器用無諧波整流裝置

有效

• 申請號: 201210074142.3
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN103326600A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 舒觀瀾
• 申請（專利權）人: 上海利思電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種整流裝置，尤其是涉及一種變頻器用無諧波整流裝置。

背景技術

隨著現代工業的發展和人民生活水平的提高，對電能質量的要求也越來越高。因此不斷提高供電質量成為電力部門的當務之急。諧波含量是衡量電力系統經濟運行的重要指標。

現代變頻器一般使用交直交的模式，先將系統的交流電源整流為直流電源，再將直流電通過逆變技術再轉換為交流電。諧波就是在第一個整流環節中產生的，由于現在的變頻器一般采用6脈相整流橋所以變頻器系統側的輸入諧波一般為6N±1次的特征諧波，隨著負荷用電量的波動變頻器輸入側的特征諧波也會因為非線性用電的消耗而改變諧波特性，隨著變頻器的使用普及，變頻器的諧波治理問題已越顯突出。

目前行業中普遍采用的消除諧波的方法是在變頻器側并聯安裝電力有源濾波器，這種方法雖然能夠有效地抑制變頻器的諧波電流，但電力有源濾波器本身的體積較大成本較高，從工程操作的層面來說不利于在每個變頻器前加裝電力有源濾波器。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種無諧波、可將剩余功率反送系統、具有節能效果的變頻器用無諧波整流裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種變頻器用無諧波整流裝置，所述的變頻器包括平波電抗器和直流電容組，所述的變頻器與電力系統連接，其特征在于，所述的整流裝置包括主電路和控制電路，所述的主電路的輸入端連接變頻器的平波電抗器，輸出端連接變頻器的直流電容組，所述的控制電路分別與主電路及電力系統連接，所述的控制電路采集電力系統的電流信號和主電路直流側的電壓信號，對信號進行處理后輸出控制信號，該控制信號控制主電路以基波相位的正弦化功率流與電力系統進行能量交換。

所述的主電路為6橋臂可控IGBT整流回路。

所述的控制電路包括控制電源、采樣回路、控制回路、驅動回路和保護回路，所述的采樣回路的輸入端分別與電力系統和主電路連接，輸出端與控制回路連接，所述的控制回路分別連接驅動回路和保護回路，所述的驅動回路和保護回路均連接主電路，所述的采樣回路對采集到的電力系統的電流信號及主電路直流側的電壓信號進行調制、放大和轉換處理，將信號轉化為控制回路可識別的模擬信號，控制回路發出控制信號控制主電路、驅動回路和保護回路。

所述的采樣回路包括依次連接的傳感器、取樣調制電路、運算放大器和AD轉換芯片，所述的傳感器輸入端分別連接主電路和電力系統，所述的傳感器采集電力系統的電流信號和主電路直流側的電壓信號，該信號依次通過取樣調制電路、運算放大器和AD轉換芯片后轉換為數字信號傳輸至控制回路。

所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片與AD轉換芯片連接。

所述的保護回路監測裝置的工作狀態并實時提供保護控制。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)采用獨創的最佳功率流正弦化控制策略：該控制策略通過功率的流向將變頻器所需的能量全部分解為有功(負載所需要的實際功率)和逆功(負載反送至變頻器的功率)，在分析有功時算法將所有的能量都映射到基波做功能量，在分析逆功時將變頻器的直流儲能源看做為功率源并以基波電壓的模式對系統反送能量(控制策略如圖4所示)。

2)最小化的系統改造：本發明從主電路結構上只是將原先的整流二極管變成了IGBT整流橋，對變頻器而言原先的工作方式不需做任何調整，對變頻器本身而言它可以完全忽略IGBT整流橋的存在，對現有的變頻器廠家來說他們無需對自己的控制策略做任何調整；從外觀上看用于只是將整流橋變成了IPM模塊，在同等功率下兩者的體積與發熱功率幾乎一致，也就是說用戶無需對產品在進行額外的結構設計和熱設計就可以直接使用；本發明的控制部分是獨立安裝的設計的，用戶只需要將它作為一個單元與IPM模塊連接即可；由于本發明的儲能源以及用于和系統耦合的能量交替源直接采用的是變頻器自身的平波電抗器，對于變頻器來說唯一改變的是加入了一組控制模塊。

3)變頻器的使用的過程中不產生諧波，不產生無功：由于采用了獨創的最佳功率流正弦化控制策略使得變頻器在工作的過程中不會產生諧波，同時也不會產生無功。