[實用新型]帶耦合電感升壓器的可調速驅動器

有效

• 申請號: 202020525331.8
• 申請日: 2020-04-12
• 公開（公告）號: CN211630103U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 丁凱;胡畔;李偉;王易;錢一民;陳喬;柳丹;方定江;吳漢斌
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司電力科學研究院;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: H02P25/16
• 分類號: H02P25/16;H02M3/156;H02M5/458;H02P27/08
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本實用新型提供一種帶耦合電感升壓器的可調速驅動器，包括控制器以及依次連接的整流模塊、耦合電感升壓器、直流回路模塊、逆變模塊、感應電機，逆變模塊采用三相逆變器，所述耦合電感升壓器包括功率開關S、濾波電容C_in、電容C₁、電容C₂、電容C₃、耦合電感L₁、耦合電感L₂、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、二極管D₅；所述功率開關S的控制端與控制器的第一輸出端連接，用于接收控制器輸出的開關控制信號。本實用新型基于在電壓暫降的情況下可調速驅動器的響應，采用帶耦合電感升壓器的拓撲結構，可有效避免因暫降能量缺失而導致的轉速下降以及工業過程受到影響。

技術領域

本實用新型涉及可調速驅動器技術領域，具體是一種帶耦合電感升壓器的可調速驅動器。

背景技術

可調速驅動器(Adjustable Speed Drives,ASD)通過將固定幅值和頻率的電壓轉變為隨工業生產需求而變化的電壓，常用于控制旋轉設備的轉速。可調速驅動器常被用于交流電動機轉速的調節，是交流電動機最理想的調速方案，且因其所具有的軟啟動、遠程交流與控制、自診斷易維護以及顯著節能效應等特點，變頻調速系統在電力、紡織與化纖、建材、石油、化工、冶金、造紙、食品飲料、煙草等行業以及公用工程(中央空調、供水、水處理、電梯等)中，都發揮著重要作用，并成為不可或缺的重要設備，如圖1所示。

輸電線路因短路故障、大電機啟動等，會導致電網電壓有效值短時間(10ms-1min)內下降到額定電壓的90％-1％的現象，稱為電壓暫降。作為典型的復雜、非線性的電力電子設備，ASD對電壓暫降十分敏感，因此電壓暫降和供電電壓的短時中斷將影響可調速驅動器的正常工作。而可調速驅動器常常是整個工業系統的一部分，它與其他電氣設備一起運行，通常用于驅動關鍵的系統負荷。在連續工業過程中，由于電壓暫降，ASD的故障(或不正常工作)可能導致生產過程中斷，造成嚴重的經濟損失，甚至造成設備損壞。據統計，一個使用可調速驅動器的工廠的平均生產過程中斷成本大約是沒有使用可調速驅動器的同類行業的8倍。并且在暫降時可能導致含有可調速驅動器的設備，如傳送帶、中央空調、電梯等設備不正常工作，這不僅涉及到經濟損失，更涉及到更嚴重的安全問題。提升ASD的電壓暫降耐受能力，是工業界和學術界共同關心的問題。

如圖2所示，現有可調速驅動器整體上可以分為四部分：整流模塊、直流回路模塊、逆變模塊和控制器。

整流模塊：其主要作用是將電網輸入的工頻電流進行整流，進行變頻調節的第一步，整流后的直流電壓在穩態情況下，穩定在一定的數值上，同時此電壓給后級的直流回路模塊和逆變模塊提供所需的直流電源。整流模塊根據實際應用情況有不可控和全控，其區別在于可調速驅動器的功率不同采用的整流模塊類型也不同。

直流回路模塊：將前級整流模塊輸出的電壓穩定在一定的范圍之內，保證后面逆變模塊的正常穩定工作。暫降發生時，因為輸入端的電壓幅值減小，因此直流電容的電壓也會減小。同時其可以作為一個很小的儲能單元，作為控制回路的電源。在實際的應用中直流回路模塊的電容值一般較大，以保證電壓穩定的效果。

逆變模塊：逆變模塊是可調速驅動器實現變壓和變頻的重要環節，整流模塊輸出的直流電壓通過逆變模塊，在門極觸發信號的作用下，變換成為一系列的同時占空比不同的方波信號，根據沖量相等原理，其作用效果和正弦信號作用效果相同。因此，其用來實現對電機的變頻調速。當其輸入電壓減小到閾值后，逆變器將無法正常工作，從而影響感應電機的正常工作。這是可調速驅動器因電壓暫降不正常工作的主要原因。

控制器：其主要作用是通過檢測驅動器的電流信號、轉速信號、電磁轉矩信號和直流回路電壓信號，通過內置的控制算法和參考值，產生逆變模塊中變頻器的所需要的門極驅動信號，同時，還通過一系列的保護模塊保護著整個逆變模塊和電機。