[实用新型]一种变频电机用SPWM整流回馈装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种整流回馈装置，具体地说是一种变频电机用SPWM整流回馈装置。

背景技术

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）模块的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

SPWM：英文全称Sinusoidal Pulse Width Modulation，翻译为正弦脉冲宽度调制技术。

随着现代电力电子技术飞速发展，变频器作为节能改造的有效手段，广泛应用于电梯、供水、排污、拖动等现场，由于变频器通常采用被动整流输入，随着用量日益增多，问题逐渐显现。

第一，输入谐波含量很高，谐波含量通常在30%～60%左右，大量谐波导致电网电压畸变率升高，引起补偿电容谐振、用电设备损坏等电能质量问题。同时其输入功率因数较低（在0.85左右），大量的无功功率增加了输配电线路的损耗。

第二，由于变频器的被动整流器电能只能单向流动，电机回馈制动的能量无法回馈到电网，只能通过放电电阻进行能耗制动，导致诸如电梯、提升机等用电设备制动时的机械能通过刹车电阻转化为热能消耗掉。

第三，由于现在的电力负荷具有波动性、冲击性，导致电网电压波动较大，当电网电压出现暂降时，可引起变频器直流母线电压下降，导致变频电机驱动力矩降低，可引起电梯、提升机等设备停机甚至跌落，导致生产事故。

第四，电梯、提升机在连续制动时，会导致刹车制动电阻过热，机械刹车片过热，导致生产效率降低，甚至导致刹车失灵等生产事故。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供一种与变频器的直流母线连接的，可降低变频器输入电流的谐波含量，提高功率因数，提高电能利用率，提高电机拖动力矩的一种变频电机用SPWM整流回馈装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种变频电机用SPWM整流回馈装置，包括与三相市电顺次连接的低通滤波器、逆变电抗器、三相电压型全桥变流器、直流母线电容器，SPWM整流回馈装置最后的直流母线连接至变频器，三相电压型全桥变流器包括6个IGBT模块，还包括控制单元，控制单元包括电流传感器、电压传感器、电压电流数据采集模块、锁相环、直流母线调节器、PARK反变换器、CLARK反变换器、输出电流控制环、PWM死区产生及驱动电路；三相市电与低通滤波器之间连接处设置有电压传感器，直流母线处设置有电压传感器，低通滤波器与逆变电抗器之间连接处设置有电流传感器，电流传感器及电压传感器均连接至电压电流数据采集模块，电压电流数据采集模块分别连接锁相环、直流母线调节器、输出电流控制环，直流母线调节器、PARK反变换器、CLARK反变换器、输出电流控制环、PWM死区产生及驱动电路顺次连接，PWM死区产生及驱动电路连接控制三相电压型全桥变流器的6个IGBT模块的开断。

三相市电与低通滤波器之间连接处设置有电压传感器，此电压传感器用于采集三相市电电压数据并传递给电压电流数据采集模块；

直流母线处设置有电压传感器，此电压传感器用于采集直流母线电压数据并传递给电压电流数据采集模块；

低通滤波器与逆变电抗器之间连接处设置有电流传感器，此电流传感器用于采集三相实际输出电流数据并传递给电压电流数据采集模块；

电压电流数据采集模块用于采集三相市电电压数据、直流母线电压数据、三相实际输出电流数据，并将三相市电电压数据输出给锁相环、直流母线电压数据输出给直流母线调节器、三相实际输出电流数据输出给输出电流控制环；

锁相环用于根据三相市电电压产生一个同频率的时钟信号；

直流母线调节器用于将直流母线电压与设定的工作电压进行调节，并将调节的直流有功分量传输给PARK反变换器；

PARK反变换器用于将输入的直流有功分量及给定的直流无功分量转换成直角坐标系的电流给CLARK反变换器；

CLARK反变换器用于将输入的直角坐标系的电流变换为三相输出指令电流输出给输出电流控制环；