[发明专利]一种具有旁路功能的交流变频软起动器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种具有旁路功能的交流变频软起动器及其控制方法。其利用功率管VTC对并接在逆变器直流母线侧的电容充放电回路进行控制，同时在三相整流桥的进线端、三相逆变桥的出线端以及电网和电机之间都串入旁路接触器。其以传统变频方式控制电机连续变频软起动，通过调制方式转换和保留来至电网的6波头脉动电压来使变频软起动器输出端与电网具有直接连接关系。根据“两相电压一致，一相电流同时为零”原则，找到变频软起动器旁路时机，合理控制旁路接触器开合闸顺序使电机正常运行的同时退出变频软起动器。解决了电机软起动问题和变频软起动器旁路问题。

主权项

1.一种具有旁路功能的交流变频软起动器的控制方法，其特征在于：交流变频软起动器包括三相整流桥、电容C、三相逆变桥和控制器；所述三相整流桥的出线端与三相逆变桥的进线端通过直流母线连接，所述的电容C并联在直流母线上，电容C支路上设置有与电容C串联的带有续流二极管VDC的功率开关管VTC控制电容充放电回路通断；三相整流桥的进线端、三相逆变桥的出线端分别与电网和电机连接形成主回路；三相整流桥的进线端上、三相逆变桥的出线端上、电网与电机的连接线上都串联有旁路接触器；所述的控制器采集电网输出端、直流母线上、三相逆变桥输出端的电压和电流，且控制器通过驱动电路控制所有的旁路接触器；电网的A、B、C三相分别通过旁路接触器SA、SB、SC与三相整流桥的三个进线端连接，电网的A、B、C三相分别通过旁路接触器Sa、Sb、Sc与电机的U、V、W三相连接，三相逆变桥的三个出线端分别通过旁路接触器SU、SV、SW与电机的U、V、W三相连接；电网电压间接给电机供电、需要变频软起动器控制时，旁路接触器Sa、Sb、Sc断开，旁路接触器SA、SB、SC、SU、SV及SW闭合；电网电压直接给电机供电、需要将变频软起动器旁路时，旁路接触器Sa、Sb、Sc闭合，旁路接触器SA、SB、SC、SU、SV及SW断开；具有旁路功能的交流变频软起动器的控制方法，包括以下步骤：三相整流桥的进线端、三相逆变桥的出线端的旁路接触器闭合，电网和电机之间的旁路接触器断开，三相整流桥将电网的交流电压变换为直流电压，三相逆变桥再将直流母线的直流电压变换为幅值、频率、相位可调的交流电压给电机供电，控制器控制电机进行连续变频的软起动；控制器控制电容支路充放电，保留脉动电压并提供能量回馈回路；软起动完成后，通过相位调节使逆变器输出电压与电网电压同频同相，调制方式由高频互补导通的多脉宽调制方式转变为120度导通的单脉宽调制，转换过渡过程以过调制的方式完成；此后，通过电流电压检测找到变频软起动器旁路时机，三相整流桥的进线端、三相逆变桥的出线端的旁路接触器断开，电网和电机之间的旁路接触器闭合，在电机正常运行的同时退出变频软起动器；电容充放电回路控制方法具体步骤为：控制器根据直流母线的电压值来判断电容充放电回路应处的通断状态：控制器采集的直流母线电压值大于控制器阈值时，主回路通过电容C形成续流回路，功率开关管VTC导通形成负载续流回路，此时三相逆变桥的入口侧电压高于三相整流桥入口侧电压，电网能量不流入电容C；控制器采集的直流母线电压值低于控制器阈值时，判断此时不需要电容形成续流回路，关断功率管VTC，电网能量流入三相逆变桥中；断开电容C的充电回路，电网能量流入到逆变桥中，不流入到电容中，在续流时储存在电容C中能量则可以通过续流二极管VDC释放到逆变桥中；整个过程电网和电容C无能量流动，直流母线电压无滤波，直流母线保留了直接来自电网线的脉动电压；调制方式的转变具体步骤为：当变频软起动器输出为50Hz、电机变频起动完成后，增大调制比，将给定调制波的幅值逐步提升，使其过调制至：当电网中某相电压值的绝对值在三相中最大时的120度时间段内，持续触发该相对应的上下桥臂；再通过相位调节将其他时刻的多脉宽转换为低电平，完成调制方式的转变；变频软起动器旁路时机为：当软起动完成后不需要变频调速时，通过相位调制使三相逆变桥输出与电网电压同频同相，然后改变调制方式，让三相逆变桥工作于与三相整流桥同步的两相导通工作模式；通过控制器对电压电流进行检测，找到一段时间内电网的A、B相分别与电机的U、V直接相接，电网C相未导通电流为零，且这段时间内能够找到一个时刻电机W相电流衰减到零。