[发明专利]无滤波电容的三相变频器及其控制方法

说明书

本发明提供一种无滤波电容的三相变频器，变频器在低速段采用V/F恒定的恒磁通变频控制，中速段恒压变频控制，高速段定频（工频）调压控制。本发明提出基于纹波消除和波形同步的变频（低速段）、调压（高速段）结合的技术，在无滤波电容的情况下，三相感应电机可实现工频满功率运行。非常适合用于风机、水泵类负载的变频调速控制。该无滤波电容变频器由于体积变小适合与风机、水泵组合安装成一体化的变频风机，变频水泵产品。

技术领域

本发明涉及三相变频器领域，特别涉及一种不需要滤波电容的三相变频器。

背景技术

通常的三相变频器都包含交流变直流(整流)，直流变交流(逆变)二大主要部分。整流后的直流含有大量的交流成分(纹波)，需要用高压大容量的电容来滤波并提高直流电压值。如中国发明专利(201510548178.4)公开了一种绿色变频器，包括连接电网侧的整流桥、连接负载侧的逆变桥，整流桥和逆变桥之间设有滤波电容器C，连接电网侧采用PWM整流桥抑制在低电流状态下电流畸变率的上升，采用以下计算方法：f＝fn*In/It其中，f为PWM开关频率；fn为设定额定开关频率，In为变频器设定额定电流，It为变频器实际运行电流。

该专利的变频器中就带有滤波电容，但电容滤波会导致负载电流脉动，降低了电路功率因数。同时滤波电解电容体积大，本身成本高还需增加充电保护电路，电解电容本身的可靠性和寿命也是导致变频器产品质量问题的瓶颈。因此有必要设计一种无需滤波器电容的三相变频器来解决这一技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不需要滤波器电容的三相变频器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无滤波电容的三相变频器，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通过采集50HZ交流电的过零点来获取电源电压的相位；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，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。低速变频控制和中速变频控制模块中，单片机采用纹波消除算法，根据母线纹波电压实时调整生成电压的幅值，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。

优选的，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。

本发明还公开了一种无滤波电容的三相变频器的控制方法，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。

优选的，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，