[实用新型]一种能量回馈一体机变频器的拓扑主电路及控制系统

说明书

技术领域

本实用新型公开一种变频器的拓扑主电路及控制系统，特别是一种能量回馈一体机变频器的拓扑主电路及控制系统，属于电力电子领域。

背景技术

随着国家的节能减排政策深入推动，电机作为大耗电设备，采用变频调速的比例越来越高。传统的通用变频器使用的是二极管进行整流，主回路拓扑结构请参看附图1，由于二极管整流时不能自由控制二极管的通断，因此传统的通用变频器只能实现电能从电网向电机侧流动的单向传输，这样就使得很多周期性工作的位能性负载（如：电梯、抽油机等），或在电机减速过程中产生的惯性能量，只能采用能耗制动（主回路拓扑结构请参看附图2）的方式来消耗电机的再生能量，而不能使这部分能量得到有效利用，造成能量的浪费。还有一种形式，即外加能量回馈装置的方式来解决再生能量问题，如果采用外加能量回馈装置（主回路拓扑结构请参看附图3）的办法来解决再生能量问题，但整个电路构成就会有两套整流桥，器件的性能不能得到充分发挥，而且不能与变频器形成统一结合，无形中也增加了整个系统的成本和安装空间。

现有技术中还有一种更高端的产品即是采用PWM整流/回馈形变频器，其虽能实现完美的能量回馈功能，但其存在着系统造价成本高等不足，目前只能应用于要求高性能，但对成本没有太多要求的高端行业，而在要求低成本的通用变频器行业还缺乏竞争力。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的通用变频器不能进行能量回馈或外加能量回馈装置造成整个系统成本高、增加安装空间等缺点，本实用新型提供一种新的能量回馈一体机变频器的拓扑主电路及控制系统，其采用IGBT作为整流器件将三相交流电转换成直流电给负载供电，当负载进行能量回馈时，IGBT工作，负载能量通过IGBT回馈给电网。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种能量回馈一体机变频器的拓扑主电路，拓扑主电路包括整流部分和逆变部分，整流部分将三相交流电转换成直流电传输给逆变部分，所述的整流部分采用IGBT构成三相整流桥，当母线电压低于阀值时，交流电通过IGBT内部的二极管进行整流，将直流电传输给逆变部分；当母线电压高于阀值时，整流部分的IGBT动作，负载能量通过IGBT回馈给电网。

一种能量回馈一体机变频器的控制系统，所述控制系统包括控制模块、母线电压检测模块和上述的能量回馈一体机变频器的拓扑主电路，母线电压检测模块用于检测母线电压；控制模块用于接收母线电压检测模块的检测信号，并与预先设置的阀值进行比较，当母线电压检测模块的检测信号低于阀值时，控制模块控制拓扑主电路中整流部分的IGBT不动作，交流电通过IGBT内部的二极管进行整流，给负载供电；当母线电压检测模块的检测信号高于阀值时，控制模块控制拓扑主电路中整流部分的IGBT动作，负载能量通过IGBT回馈给电网。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的整流部分前级串接有交流电抗器L1。

所述的整流部分和逆变部分之间串联有上电缓冲电路。

所述的上电缓冲电路包括接触器K1和限流电阻R1，限流电阻R1和接触器K1并联连接。

所述的整流部分前级串联有上电缓冲电路。

所述的上电缓冲电路包括三相交流接触器K1、限流电阻R1和限流电阻R2，限流电阻R1和限流电阻R2分别与三相交流接触器K1中的两项并联连接。

所述的逆变部分采用IGBT构成的单元式逆变桥，整流部分的IGBT的容量为逆变部分的IGBT容量的二分之一。

所述的整流部分和逆变部分之间串联有上电缓冲电路，上电缓冲电路包括接触器K1和限流电阻R1，限流电阻R1和接触器K1并联连接，控制模块控制接触器K1动作。

所述的整流部分前级串联有上电缓冲电路，上电缓冲电路包括三相交流接触器K1、限流电阻R1和限流电阻R2，限流电阻R1和限流电阻R2分别与三相交流接触器K1中的两项并联连接，控制模块控制三相交流接触器K1动作。

本实用新型的有益效果是：本实用新型不仅能克服现有技术中通用变频器能量不能回馈的缺点，而且还能克服目前通用变频器外加能量回馈装置增加了整个系统的成本和安装空间的缺点。本实用新型的整流方案低成本、控制方法简单，还能够实现变频器的能量回馈功能。本实用新型的拓扑电路结构与PWM整流/回馈变频器相比，由于PWM整流/回馈变频器的整流部分的IGBT是一直工作的，其与逆变部分的IGBT一般要求其容量为1:1配比，成本较高；而本实用新型的控制策略是母线电压高于某个阀值时整流部分的IGBT才工作，整流部分选取的IGBT容量为逆变部分IGBT容量的一半即可，从而降低了成本。