[实用新型]四象限变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电梯变频器技术领域，特别是涉及一种四象限变频器。

背景技术

目前电梯变频器应用最多的方案是无能量回馈单元的变频器，该变频器的主电路拓扑图如图1所示。在应用这类变频器的变频调速电气传动系统中，对于位能型负载、大转动惯量负载和快速制动类负载，电机难免在制动过程中处于再生发电状态，此时系统的机械能经电机转化为电能，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)自带的6个续流二极管利用主管断开时电机漏感产生的泵升作用将电机的再生电能回馈到直流回路中。制动单元和制动电阻的工作原理是通过检测变频器的直流侧电压来实现，当直流侧电压超过某一个设定数值时，打开制动单元的开关将大功率制动电阻连接到直流侧，释放储存在变频器内滤波电容上的电能，此时电阻将电能变成热能。

这种制动方式的缺点是：(1)浪费能量，降低系统效率；2)电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作；(3)简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压，制动响应慢，制动转矩不足。

为了克服能耗制动的缺点，为了达到回馈制动的目的，回收利用电机再生发电时的电能同时又尽量减少改造的成本，变频器能量回馈技术应运而生。能量回馈技术是指变频调速系统将电机处于再生发电状态时产生的再生电能传输到电网上，通常做法是使用能量回馈单元取代原先并联在直流侧电容两端的制动单元和制动电阻，主电路的拓扑如图2所示，在原来的变频器的基础上增加一组逆变单元。能量回馈单元首先通过变频器内置的直流电压观测和电流运算电路实时检测变频器直流环节电压，判断电机是否进入发电状态，当电机进入发电状态导致变频器直流环节电压升高到一定值时，再通过交流电压观测和同步发生电路控制由六个IGBT组成的有源逆变模块把变频器直流环节的电能变换成一个和电网电源相接近的交流正弦波，把电能反馈回电网再生利用。

上述技术存在以下缺点：(1)通用变频器本身不能实现能量的双向传递，电机不能作四象限运行，电机再生发电的电能传输到直流侧必定会产生泵升电压，过高的泵升电压有可能损坏耐压较低的全控型器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘；(2)电网电压的波动会导致中问直流环节电压不稳定，影响能量回馈单元的正常工作；(3)回馈电流对电网有谐波污染。

实用新型内容

基于上述情况，本实用新型提出了一种四象限变频器，电机作四象限运行，回馈至直流侧的电流经整流测的开关管回馈至电网，回馈电流对电网无谐波污染，同时有效减小电抗器的感量和体积，节约成本，具有很高的应用价值。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案的实施例为：

一种四象限变频器，其特征在于，所述四象限变频器包括主电路、控制电路、检测电路；

所述主电路包括依次连接的电抗器单元、整流单元、直流滤波单元、逆变单元；所述电抗器单元包括三个分别与电网的三相电源线连接的电抗；所述整流单元包括三路并联设置的整流支路，每一整流支路包括两个串联的开关管，每一个开关管反并联有二极管，每一整流支路中两个开关管间的连接节点连接有导线，三路整流支路经导线分别与所述电抗器单元的三个电抗连接；所述直流滤波单元包括电容；所述逆变单元包括三路并联设置的逆变支路，每一逆变支路包括两个串联的开关管，每一个开关管反并联有二极管，每一逆变支路中两个开关管间的连接节点连接有导线，三路逆变支路经导线分别与电机的三相电源线连接；所述电容一端分别与所述整流单元的三路整流支路中的二极管正极和所述逆变单元的三路逆变支路中的二极管正极连接，另一端分别与所述整流单元的三路整流支路中的另一个二极管负极和所述逆变单元的三路逆变支路中的另一个二极管负极连接；

所述四象限变频器在电机电动时，电网的三相交流电通过所述电抗器单元的三个电抗流向所述整流单元，所述控制电路控制所述整流单元的三路整流支路中的开关管关闭，电网的三相交流电通过所述整流单元的三路整流支路中与开关管反并联的二极管转化成直流电，所述直流电流经所述直流滤波单元后到达所述逆变单元，所述控制电路输出6路脉宽调制波控制所述逆变单元的三路逆变支路中的开关管开通和关闭，将所述直流电转化为驱动电机工作的三相交流电；