[发明专利]感应电机四象限变频调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应电机四象限变频调速装置，属于感应电机变频调速技术领域。

背景技术

感应电机变频调速技术经过多年发展，已经成功应用于各个工业领域和日常生活当中， 在实现显著的节能效果的同时，也解决了对速度控制精度有严格要求的相关领域的电机控制 问题。但是传统的变频器输入端采用基于二极管与大的滤波电容相结合的不控整流的电路结 构，由于二极管的电流只能单向流动的物理特性，造成系统存在以下问题：一、输入电流畸 变严重，对电网引入很大的低次谐波污染，造成电网质量恶化；二、能量只能单向流动，在 带动位能性负载的场合，会产生电压泵升。目前的解决办法一个是在直流滤波环节并联泄放 电路，将再生能量消耗掉，这种方法造成资源的极大浪费，另外，泄放电阻产生的热量为设 备带来安全隐患；另一种办法是外加能量回馈单元，虽然能够将再生能量回馈到电网，但是 电动状态的输入电流波形畸变问题仍然没有得到解决，另外，这种组合式的结构造成系统复 杂，维修和安装困难。而采用全控型功率器件代替输入端的不控整流二极管的双PWM拓扑结 构，结合PWM整流技术，对输入电流进行实时控制，具有输入电流为正弦波形，系统以单位 功率因数运行，能量自动双向流动等优点，已成为当前变频驱动控制领域的研究热点。申请 号为ZL200420031453.2的中国专利公开了一种四象限中压变频调速装置，实现了中压领域的 电机系统四象限运行；申请号为200580024917.4的中国专利公开了一种具有电源侧四象限变 流器的牵引变流器，其输入端为单相形式，无法用于三相交流电源情况，同时需要额外增加 可关断的电力二极管，系统复杂程度显著增加；申请号为200810120160.4的中国专利公开了 一种直流电压可控型四象限变频器及其方法，实现了电机在电动和发电运行时均获得优良的 控制特性，但是由于控制单元采用单一CPU结构，不易于采用高性能控制方法，另外，接口 单一，没有总线控制接口，不具备现场组网控制功能，现场适应能力较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种感应电机四象限变频调速装置，它解决了现有感应电机四象限 控制技术中采用单一的CPU进行控制使控制方法及控制手段受限的问题。

本发明包括滤波器、PWM整流模块、滤波电容、PWM逆变模块、交流电流检测电路、直流 电压检测电路、电机电流检测电路和隔离驱动电路，滤波器的交流电源输出端连接PWM整流 模块的交流电源输入端和交流电流检测电路的交流电源输入端，PWM整流模块的直流电源输 出端连接滤波电容的直流电源输入端，滤波电容的直流电源输出端连接PWM逆变模块的直流 电源输入端和直流电压检测电路的直流电源输入端，PWM逆变模块的交流电源输出端连接电 机电流检测电路的交流电源输入端；隔离驱动电路的整流驱动信号输出端连接PWM整流模块 的整流控制信号输入端，隔离驱动电路的逆变驱动信号输出端连接PWM逆变模块的逆变控制 信号输入端，它还包括控制单元和速度传感器，控制单元由整流控制CPU、逆变控制CPU、接 口控制CPU和键盘与显示模块组成，键盘与显示模块的数据输入输出端连接接口控制CPU的数 据输出输入端，接口控制CPU的整流控制输入输出端连接整流控制CPU的控制信号输出输入端 ，接口控制CPU的逆变控制输入输出端连接逆变控制CPU的控制信号输出输入端，整流控制 CPU的驱动信号输出端连接隔离驱动电路的整流驱动信号输入端，整流控制CPU的交流电流信 号输入端连接交流电流检测电路的交流电流信号输出端，整流控制CPU的直流电压信号输入 端连接直流电压检测电路的第一直流电压信号输出端；逆变控制CPU的直流电压信号输入端 连接直流电压检测电路的第二直流电压信号输出端，逆变控制CPU的驱动信号输出端连接隔 离驱动电路的逆变驱动信号输入端，逆变控制CPU的电流信号输入端连接电机电流检测电路 的电流信号输出端，逆变控制CPU的转速信号输入端连接速度传感器的转速信号输出端。

本发明的优点是：本发明的控制单元采用三个CPU对整个系统进行协调控制，在实现对 电机控制的同时，能够对输入电流进行实时控制，使输入电流为正弦波形，对电网的谐波污 染小；在获得电机四象限运行特性的同时，扩展了现有电机四象限变频调速装置的功能，可 以更加方便地引入更高性能的电机控制算法，进而对电机的整体控制性能大幅提升。

附图说明