[实用新型]电源变频器

说明书

本实用新型给出的是一种简单可靠且不用微机控制的交流变频调速器——SPWM电源变频器。

现有技术，即它的交流调速方法采用SPWM方案，故它具有变速范围、动态响应、工作效率、精度要求、包括使用方便等功能均优于调压调速、串电阻调速、串级调速和电磁离合器调速的功能，然而它由于是采用微机控制，所以带来了一次投资高、维护复杂等问题，使其推广应用受到了一定的影响。

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题，提出一种不用微机控制的SPWM电源变频器，从而使其具有简单、可靠、经济，且易于维护、推广应用等功能。

本实用新型的技术解决方案：主要由主电路、控制电路二大部分组成的SPWM电源变频器，其特征是主电路由整流器、LC滤波电路以及有六个带辅助网络的开关电路构成的电压型逆变器组成，每一个带辅助网络开关电路都是由一只大功率晶体三极管和带极性的R、C电路组成，并且每只大功率晶体三极管的发射级串接一只快速二极管D，起抗干扰的作用；控制电路是由一片LSlC的专用芯片（HEF4752V）和六个施密特触发器CD40106B组成的振荡器以及六个与非门电路（74LSoo）组成，在主、控电路之间设有六个兼作接口的驱动电路QD1－6，其接口是采用光电耦合，电气上是完全隔离的，并且每个驱动电路都有独立的直流电源1－6以适应对大功率晶体三极管驱动的直接耦合的电平转换要求和防串扰要求。使用一片LSlC的专用芯片加以数块门电路组成PWM信号发生器，该信号发生器的核心是一片封装在标准双排28脚外壳中的大规模集成电路（LSIC）HEF4752V，是国外为正弦脉宽调制SPWM设计、用LOCMOS技术制造的。它能根据需要产生三对相应的互补PWM波形，去驱动由6个开关元件组成的逆变桥，以产生对称的三相输出。由于采用全数字化电路，该PWM信号的重复频率（可人为选择）始终保持逆变器输出频率f_ou大的严格整数倍，这就维护了三相平衡，使电动机损耗较低。电路中HEF4752V处于GTR驱动状态；四个时钟输入固定三个，均由六个施密特触发器CD40106B组成的振荡器产生相应频率，再由六个与非门电路74LSoo整形得到。其中电压控制时钟VCT定为f_vc大＝6720×f_e（电动机额定工作频率）；参照时钟RCT由逆变器最大开关频率f_s（max）决定，在综合考虑输出正弦波形和开关损耗两方面要求下定f_s（max），本电路取f_s（max）＝1000Hz；为了简便、经济，取输出推迟时钟OCT等于RCT，同时置开关量输入K＝“1”（正逻辑）以得到较大的互补间隔，这么做是为了降低对主开关元件的要求，同时也提高了安全系数。本信号发生器唯一外来的调节信号Ugd经一片国产简易压控振荡器芯片5GVFC32转换成0～150KHz可调时钟脉冲，经与非门74LSoo整形后输入HEF4752V作为频率控制时钟FCT。这样，当Ugd从0～15V变化时，HEF4752V能输出相应的六路PWM波，经光电耦合器耦合到主电路，最终在主回路逆变桥上输出，输出频率f_ou大＝0～f_e的，输出电压、U_ou大／f_ou大＝常数的三相正弦波，如其工作特性所示（附图2）。主电路采用GTR作开关元件。这里逆变桥上每个GTR均有一个并联的、带极性的RC辅助网络作为GTR的关断损耗吸收网络；并一个（实际电路中因耐压等级缘故是用两个串的）续流二极管以提供一个保持负载电流同方向流动的通路；每个GTR下均串一个二极管D，这是防止六路驱动之间的串扰的关键，且能增强GTR的耐反压能力。主回路逆变桥除了上述辅助网络提供的保护之外，各驱动电路之间的隔离是个关键！这里六个驱动电路分别采用六个彼此独立的直流稳压电源（1－6）为工作电源。这不仅仅从电平角度来考虑的，更重要的是防止各路信号的串扰而设置的。实验证明：不采取该措施系统就无法工作。

主回路逆变桥中辅助网络的二极管必须是快速二极管；尤其是续流管，对其反向恢复时间tR必须有严格限制，否则会毁坏跟其互补的GTR。

驱动电路中设有常规加速电路由C1、R6和D2组成。

附图1是本实用新型的电路原理图。

附图2是本实用新型系统的工作特性示意图。