[發(fā)明專利]提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器及方法

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• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113676113A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 佘利國;鄭煥生
• 申請（專利權）人: 中科龍人高新技術有限公司
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02P23/00;H02P3/18;H02J3/38
• 代理公司: 深圳市徽正知識產(chǎn)權代理有限公司 44405
• 代理人: 盧杏艷

本發(fā)明公開了一種提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器，包括預充電及主控制器、電網(wǎng)濾波單元、功能單元、控制單元以及檢測單元，其特征在于：所述預充電及主控制器分別與檢測單元和電網(wǎng)濾波單元連接，且檢測單元與電網(wǎng)濾波單元同步連接，該裝置設有自關斷器件IGBT作為功率器件，并使用正弦脈寬調(diào)制技術，可以按需要在一定范圍內(nèi)設定，調(diào)節(jié)功率因數(shù)；整流后的直流母線電壓可在一定范圍內(nèi)設定，當交流側(cè)電網(wǎng)輸入電壓波動時，直流母線電壓穩(wěn)定，以保證當輸入電壓偏低時，變頻器仍能正常工作；電機側(cè)制動后的能量通過逆變器返回，而使直流母線電壓升高時，則調(diào)節(jié)交流輸入電流的相位，從而提高電路功率。

技術領域

本發(fā)明涉及電機控制技術領域，特別涉及提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器及方法。

背景技術

傳統(tǒng)變頻器控制系統(tǒng)的整流單元，多采用二極管整流，或者可控硅整流。這樣做雖然電路成本低、維護簡單，但是整流后的直流母線上，高次諧波多，容易損壞后端逆變部分的元件。直流母線電流單向?qū)ǎ瑹o能量回饋，需要配置制動電阻。而且直流側(cè)的電壓是不可控的，這樣功率因數(shù)低，能量損耗大。當電網(wǎng)波動時，整流后的直流電壓就可能低于電機額定電壓導致電機不能正常工作。

本有源前端整流器用自關斷器件IGBT作為功率器件，并使用正弦脈寬調(diào)制技術。由于整流器前端的電壓與電流波形均已濾波成正弦波形，電壓與電流波形間的相位差角可以按需要在一定范圍內(nèi)設定，調(diào)節(jié)功率因數(shù)。整流后的直流母線電壓可在一定范圍內(nèi)設定，當交流側(cè)電網(wǎng)輸入電壓波動時，直流母線電壓穩(wěn)定，以保證當輸入電壓偏低時，變頻器仍能正常工作。電機側(cè)制動后的能量通過逆變器返回，而使直流母線電壓升高時，則調(diào)節(jié)交流輸入電流的相位。使電流相位與電源電壓相位相反，實現(xiàn)再生發(fā)電運行，使再生功率回饋到交流電網(wǎng)去。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn)：

一種提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器，包括預充電及主控制器、電網(wǎng)濾波單元、功能單元、控制單元以及檢測單元，所述預充電及主控制器分別與檢測單元和電網(wǎng)濾波單元連接，且檢測單元與電網(wǎng)濾波單元同步連接，所述檢測單元與控制單元連接，所述控制單元包括A/D芯片、轉(zhuǎn)換器以及微處理器，所述A/D芯片和微處理器分別對應與整流單元和逆變單元連接，所述整流單元和逆變單元相互連接并構(gòu)成功能單元，所述功能單元一端于電網(wǎng)濾波單元連接，另一端與變頻器的電機連接。

進一步的，該種提高變頻器電路功率因數(shù)的有源前端整流變頻器的具體工作方法，首先變頻器啟動信號給到逆變單元主控板后，通過控制電路板將啟動信號給到整流單元主控板；整流單元主控板啟動后，觸發(fā)電壓檢測板，檢測電網(wǎng)側(cè)三相電壓的電壓值及相位，完成電網(wǎng)同步；電網(wǎng)同步完成后，電壓檢測板給出預充電信號，控制進線主繼電器吸合，中間回路開始預充電，并將直流母線電壓調(diào)整至設定值；上述過程完成后，逆變單元驅(qū)動電路允許工作，變頻器系統(tǒng)開始正常運行。

進一步的，所述電壓檢測板通過對電網(wǎng)側(cè)的輸入電壓進行脈沖抽樣，將獲得的模擬電壓送至A/D芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字量送至微處理器進行運算，得出電網(wǎng)電壓的相位。

進一步的，所述電網(wǎng)電壓同步后，整流單元主控板給出正弦波脈寬調(diào)制信號，使IGBT模塊的上下橋臂按照程序設定時序交替導通。

進一步的，所述電網(wǎng)側(cè)電壓波動時，調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動信號的占空比，則可使直流母線電壓保持穩(wěn)定。

進一步的，所述逆變單元與整流單元結(jié)構(gòu)相反，逆變單元主控板給出正弦波脈寬調(diào)制信號，使IGBT模塊的上下橋臂按照程序設定時序交替導通。將整流單元輸出的直流電，進行逆變，變成三項交流輸出，控制電機運行。