[发明专利]双向功率流高效节能变频器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变频器，尤其涉及一种可以实现电网和电动机之间的能量双向传送、高功率因数和高效节能的变频器。

背景技术

现有变频器大都采用结构为不可控整流——直流——逆变，控制方法为空间电压矢量的通用变频器。

但这种变频器存在一些弊端。首先，当电动机减速或者所传动的位能负载下放时，电动机处于发电状态，变频器逆变器的六个回馈二极管将这种电能回馈到直流侧，因为不可控整流器的单向流动性使电能无法返回电网，从而导致变频器直流母线电压升高而无法正常工作。所以要使变频器直流母线电压保持在正常工作范围内，必须对这些能量进行处理。

由图1可见：三相交流电经不可控整流器来提供直流电压，不可控整流器采用的是普通二极管，由于二极管的单向性，所以当电动机处于发电状态，电能经PWM逆变器使直流母线电压升高一定值时，通过控制绝缘栅双极型晶体管Q1导通使制动电阻R来消耗直流母线上的电能，从而使直流电压降到允许值。这种方式不但浪费能源，而且污染环境。另外，由于整流器的输入电流就是给电解电容E1的充电电流，所以电流波形不是正弦波，高次谐波含量相当大，这种变频器的功率因数较低，造成许多不良影响，例如：占用电网容量；污染电网，引起电网电压波形畸变，使线路上的其它设备无法正常工作等等。再次，驱动PWM逆变器的空间电压矢量控制方式是建立在异步电动机稳态数学模型基础上的，动态性能不高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种双向功率流高效节能变频器，旨在解决上述的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：PWM逆变器、电解电容、接触器、异步电动机、键盘控制显示单元；还包括：三相交流电的A相、B相、C相通过第一电感、第二电感、第三电感分别与PWM整流器的R、S、T端相连，PWM整流器的P1端与接触器的三个输入触点相连，接触器的三个输出触点与PWM逆变器的P端相连，电阻与接触器并联，PWM整流器的N端与PWM逆变器的N端相连，电解电容正极与PWM逆变器的P端相连，电解电容负极和PWM逆变器的N端相连，PWM逆变器的U、V、W端分别与异步电动机的三相相连；电网电压采样信号、输入电流采样信号、直流电压采样信号与SPWM信号发生及缺相保护单元相连，SPWM信号发生及缺相保护单元的六个驱动输出信号与PWM整流器相连，SPWM信号发生及缺相保护单元与磁链闭环矢量控制代码参数处理单元相连，输出电压采样信号、输出电流采样信号、直流电压采样信号与磁链闭环矢量控制代码参数处理单元相连，磁链闭环矢量控制代码参数处理单元的驱动信号与PWM逆变器相连，磁链闭环矢量控制代码参数处理单元与键盘控制显示单元相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用双PWM变频主电路拓扑结构，将三相PWM整流与三相PWM逆变结合在一起，实现四象限控制的变频器，使电网和电动机之间的能量双向传送，当电机发电时可以直接将电能回馈电网，并能自动调整制动转矩，不仅保护了环境，而且节约了电能；大幅度提高功率因数，既能有效抑制电磁干扰、谐波污染又减少开关损耗；整个系统采用双闭环矢量控制方案和自适应功能，具有良好的静动态特性和低频起动特性。

附图说明

图1是现有技术变频器模块图；

图2是本发明模块图；

图3是图2中磁链闭环矢量控制代码参数处理单元模块图；

图4是图2中SPWM信号发生及缺相保护单元模块图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：