[发明专利]无滤波电容的三相变频器及其控制方法

权利要求书

1.一种无滤波电容的三相变频器，其特征在于，其包括：

三相整流桥电路，所述三相整流桥电路用于将50Hz交流电压变换为直流电压；

电源同步信号采集电路，所述电源同步信号采集电路用于采集50HZ交流电的过零点；

母线波纹采集电路，所述母线波纹采集电路用于采集三相整流桥电路输出直流电的波纹电压；

单片机，所述单片机内设有三相PWM发生器，所述单片机与所述电源同步信号采集电路、母线波纹采集电路连接，设有三相PWM发生器的单片机从外部接口电路接受频率输出命令或传感器反馈值，计算出需要逆变产生的频率和电压；

低速变频控制模块，当变频器需要输出的电压低于直流电压的峰谷时，所述低速变频控制模块采用V/F恒定的恒磁通变频控制法控制变频器工作；

中速变频控制模块，当变频器需要输出的电压高于直流电压的峰谷时，所述中速变频控制模块采用恒定输出电压在直流电压的峰谷，频率变化的控制方法控制变频器工作；

高速变频控制模块，当变频器需要输出的频率达到工频后，所述高速变频控制模块根据电源同步信号采集电路捕捉到的电压过零时刻，使变频器输出的电压波形与交流电源同步；

所述三相PWM发生器采用电压空间矢量法根据所需交流电压的频率、电压、相位计算3对互补的PWM控制信号控制IGBT全桥驱动模块，驱动三相IGBT桥将直流母线电压逆变为三相交流电压；

所述电压空间矢量法算法采用定子电压正交坐标系的α-β轴电压分量为输入来计算3相PWM的占空比，SPWM波形的生成方式为使电压矢量V在αβ坐标空间旋转，电压矢量V的模VM决定变频器输出电压的幅值，电压矢量旋转的转速决定变频器输出电压的频率，电压矢量的位置角度决定变频器输出电压的相位。

2.一种无滤波电容的三相变频器的控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1）当变频器需要输出的电压低于直流电压的峰谷时，采用V/F恒定的恒磁通变频控制法控制变频器工作；

2）当变频器需要输出的电压高于直流电压的峰谷时，采用恒定输出电压在直流电压的峰谷，频率变化的控制方法控制变频器工作；

3）当变频器需要输出的频率达到工频后，根据电源同步信号采集电路捕捉到的电压过零时刻，使变频器输出的电压波形与交流电源同步；

在步骤1）和2）中，母线波纹采集电路用于采集三相整流桥电路输出的直流母线上的波纹电压，单片机在生成输出波形时，采用纹波消除算法，根据纹波电压实时调整生成电压幅值，以排除纹波扰动的影响，使得输出的三相电压波形为正弦波；

电压空间矢量法算法采用定子电压正交坐标系的α-β轴电压分量为输入来计算3相PWM的占空比，SPWM波形的生成方式为使电压矢量V在αβ坐标空间旋转，电压矢量V的模VM决定变频器输出电压的幅值，电压矢量旋转的转速决定变频器输出电压的频率，电压矢量的位置角度决定变频器输出电压的相位。

3.根据权利要求2所述的无滤波电容的三相变频器的控制方法，其特征在于：在步骤3）中，首先电压经电源同步信号采集电路进行过零检测，过零点正好对应直流母线电压最低点，在变频器输出频率为50HZ时，单片机在每个过零点产生中断，在中断服务程序中调整生成波形的相位，使得输出电压波形与交流电源同步。

4.根据权利要求2所述的无滤波电容的三相变频器的控制方法，其特征在于：变频器采用电压空间矢量法根据所需交流电压的频率、电压、相位计算3对互补的PWM控制信号控制IGBT全桥驱动模块，驱动三相IGBT桥将直流母线电压逆变为三相交流电压。

5.根据权利要求3所述的无滤波电容的三相变频器的控制方法，其特征在于：电源同步信号采集电路目的是获取电源电压的相位，使得单片机可以在实时中断中不断调整输出电压波形相位来与交流电源同步，同步信号在三相电源线的不同线电压，相电压上采集电压过零点，或采用隔离变压器来采集电源线电压，相电压电压过零点。