[发明专利]一种变频器用无谐波整流装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种整流装置，尤其是涉及一种变频器用无谐波整流装置。

背景技术

随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电能质量的要求也越来越高。因此不断提高供电质量成为电力部门的当务之急。谐波含量是衡量电力系统经济运行的重要指标。

现代变频器一般使用交直交的模式，先将系统的交流电源整流为直流电源，再将直流电通过逆变技术再转换为交流电。谐波就是在第一个整流环节中产生的，由于现在的变频器一般采用6脉相整流桥所以变频器系统侧的输入谐波一般为6N±1次的特征谐波，随着负荷用电量的波动变频器输入侧的特征谐波也会因为非线性用电的消耗而改变谐波特性，随着变频器的使用普及，变频器的谐波治理问题已越显突出。

目前行业中普遍采用的消除谐波的方法是在变频器侧并联安装电力有源滤波器，这种方法虽然能够有效地抑制变频器的谐波电流，但电力有源滤波器本身的体积较大成本较高，从工程操作的层面来说不利于在每个变频器前加装电力有源滤波器。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无谐波、可将剩余功率反送系统、具有节能效果的变频器用无谐波整流装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种变频器用无谐波整流装置，所述的变频器包括平波电抗器和直流电容组，所述的变频器与电力系统连接，其特征在于，所述的整流装置包括主电路和控制电路，所述的主电路的输入端连接变频器的平波电抗器，输出端连接变频器的直流电容组，所述的控制电路分别与主电路及电力系统连接，所述的控制电路采集电力系统的电流信号和主电路直流侧的电压信号，对信号进行处理后输出控制信号，该控制信号控制主电路以基波相位的正弦化功率流与电力系统进行能量交换。

所述的主电路为6桥臂可控IGBT整流回路。

所述的控制电路包括控制电源、采样回路、控制回路、驱动回路和保护回路，所述的采样回路的输入端分别与电力系统和主电路连接，输出端与控制回路连接，所述的控制回路分别连接驱动回路和保护回路，所述的驱动回路和保护回路均连接主电路，所述的采样回路对采集到的电力系统的电流信号及主电路直流侧的电压信号进行调制、放大和转换处理，将信号转化为控制回路可识别的模拟信号，控制回路发出控制信号控制主电路、驱动回路和保护回路。

所述的采样回路包括依次连接的传感器、取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片，所述的传感器输入端分别连接主电路和电力系统，所述的传感器采集电力系统的电流信号和主电路直流侧的电压信号，该信号依次通过取样调制电路、运算放大器和AD转换芯片后转换为数字信号传输至控制回路。

所述的控制回路包括DSP芯片，所述的DSP芯片与AD转换芯片连接。

所述的保护回路监测装置的工作状态并实时提供保护控制。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)采用独创的最佳功率流正弦化控制策略：该控制策略通过功率的流向将变频器所需的能量全部分解为有功(负载所需要的实际功率)和逆功(负载反送至变频器的功率)，在分析有功时算法将所有的能量都映射到基波做功能量，在分析逆功时将变频器的直流储能源看做为功率源并以基波电压的模式对系统反送能量(控制策略如图4所示)。

2)最小化的系统改造：本发明从主电路结构上只是将原先的整流二极管变成了IGBT整流桥，对变频器而言原先的工作方式不需做任何调整，对变频器本身而言它可以完全忽略IGBT整流桥的存在，对现有的变频器厂家来说他们无需对自己的控制策略做任何调整；从外观上看用于只是将整流桥变成了IPM模块，在同等功率下两者的体积与发热功率几乎一致，也就是说用户无需对产品在进行额外的结构设计和热设计就可以直接使用；本发明的控制部分是独立安装的设计的，用户只需要将它作为一个单元与IPM模块连接即可；由于本发明的储能源以及用于和系统耦合的能量交替源直接采用的是变频器自身的平波电抗器，对于变频器来说唯一改变的是加入了一组控制模块。

3)变频器的使用的过程中不产生谐波，不产生无功：由于采用了独创的最佳功率流正弦化控制策略使得变频器在工作的过程中不会产生谐波，同时也不会产生无功。