[实用新型]一种三相大功率变频电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三相大功率变频电源，属于变频电源技术领域。

背景技术

变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换，输出为正弦波的电源设备，其输出频率和电压在一定范围内可调，主要采用IGBT或IPM逆变技术实现。其PWM控制波形的产生和控制方法是：首先采用信号发生电路产生频率和幅值一定的标准正弦波，然后通过频率和幅值一定的载波(一般为三角波或锯齿波)对正弦波进行调制，从而产生PWM控制波形，驱动逆变电路实现变频输出。而对变频电源输出电压的控制则通过输出电压反馈信号与给定基准电压信号的负反馈电路实现。

由于变频电源工作的电磁环境恶劣，且内部使用了整流桥、IGBT等电力电子开关器件，变频电源在工作时自身也会产生较强的电磁干扰，特别是三相大功率变频电源(60KVA以上)在运行时的电磁干扰更加严重，在严重的电磁干扰环境下，变频电源的标准正弦波、载波、基准电压信号以及反馈信号等模拟信号易受到干扰而使变频电源产生误动作，甚至引起变频电源的损坏。

同时变频电源的应用领域越来越广泛，近年来在大功率电机领域，由于变频电源输出电压的稳定性和实际应用中的经济环保性，越来越多的用户选择变频电源取代发电机，为电机负载提供动力。但由于电机的负载特性较为复杂，现有变频电源的控制方法对电机负载的适应性不强。

在电机的变频启动应用中，要求变频电源的输出电压频率比恒定，即V/F＝C(常数)。且由于电机特性复杂，往往需要根据电机的特性参数确定电机启动的V/F曲线，现有的变频电源电压和频率不能同时调节，或者不能对输出V/F曲线进行控制，不能实现变频启动。启动电机时，往往采用直接启动的方式，需要较大容量的变频电源(一般为电机额定功率的7倍)，不但造成经济上的浪费，而且造成对电网的污染。变频器虽然能够实现电机的变频控制，但由于变频器的输出电压波形不是正弦波，谐波含量较高，波形质量较差，一般只应用于电机的变频调速控制，在综合性负载供电场合，如电机、照明、设备、仪表等的应用场合，变频器会对仪表设备造成很大的干扰，使仪表设备无法正常工作，因而变频器的应用范围受到很大限制。

由于变频电源采用PWM逆变方式，输出电压中包含有一定的高频谐波成分，其频谱以载波为基波，当高频谐波频谱与电机固有频率接近时形成共振，会引起电机的振动，影响电机特性，降低电机使用寿命。现有的变频电源无法解决该问题，或者只能有针对性地进行现场调试，更改内部硬件电路进行处理，处理方案不易实施且不具有普遍性和 可重复性。

专利200710098692.8采用电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)，该技术仅适合于电机的速度控制，其输出电压波形失真度大，不适合其他负载应用，具有局限性。专利200710098692.8的逆变电路输出没有电气隔离，存在安全隐患，当逆变电路故障时，电网电压通过整流桥、整流输入慢启动电路、逆变电路、负载(电机)形成回路，危害操作人员的安全。专利200710098692.8的整流电路采用整流桥实现，在大功率应用中，由于整流桥电路的功率因数较低(一般为0.6左右)，谐波电流大，对电网会造成严重的污染，并干扰电网上其他设备的正常运行。专利200710098692.8没有逆变输出电压和电流的检测反馈电路和控制算法，无法实现对输出电压和电流的实时监测与控制。

专利200720064002.2为一单相输出高压电源，其技术方案不能实现三相电源输出。并且存在着滤波电路复杂，包含了变压器、电抗器、电阻、电容等多种元件，因而可靠性低，功率损耗大，不适合大功率应用。

总之，现有变频电源，特别是三相大功率变频电源，存在以下缺点和不足：

1、抗干扰能力差，易受到干扰而使变频电源产生误动作，甚至引起变频电源的损坏。

2、不能控制输出V/F曲线，实现对电机的变频启动。

3、难以解决因共振而引起的电机振动问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种三相大功率变频电源。

本实用新型通过对变频电源输出电压和电流信号的实时采样与处理分析，调节变频电源的PWM控制波形，从而实现对变频电源输出的快速调节和对负载的实时响应，特别适用于大功率电机负载。