專利名稱：T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，屬于電能變換領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)將較低的直流電壓轉(zhuǎn)化為較高的穩(wěn)定的直流電壓并驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)運(yùn)行。
背景技術(shù)：
交流電機(jī)作為將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今社會(huì)，隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)以及其他分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，供電形式呈現(xiàn)多樣性的特點(diǎn)。交流電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)的供電形式也不僅僅局限于只由公共大電網(wǎng)供電，還需要適應(yīng)低電壓、大波動(dòng)特性的電源為其供電，例如，在無公共大電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以采用光伏電池作為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的供電電源，但是由于光伏電池輸出的電能形式對環(huán)境變化更加敏感，波動(dòng)較大，而且通常電壓較低，難以直接為電機(jī)系統(tǒng)供電，為此需要結(jié)合相應(yīng)的電能變換技術(shù)來獲得滿足供電要求的電能形式。在目前的解決方案中，一種方案是采用直流-直流-交流的兩級式結(jié)構(gòu)，利用直流-直流變換實(shí)現(xiàn)直流電壓的升壓和穩(wěn)壓控制，以使直流電壓符合交流電機(jī)的供電電壓要求，而利用直流-交流變換結(jié)合電機(jī)控制算法實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的調(diào)速運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)中直流側(cè)增加的開關(guān)變換器造成系統(tǒng)損耗增加，效率和可靠性均有所下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)用較低的波動(dòng)的直流電源驅(qū)動(dòng)較高額定電壓的交流電機(jī)，并解決現(xiàn)有方案的效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高等問題。一種T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，其組成包括直流正極輸入端的二極管(I )，變壓器(2)，濾波電容(3)，逆變器(4)，速度傳感器(5)，電平轉(zhuǎn)換電路(6)，交流電流檢測電路(7)，偏置電路(8)，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動(dòng)電路
(12)；
所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的輸出端與交流電機(jī)負(fù)載相連；速度傳感器(5)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸端相連，速度傳感器(5)的信號輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路(6)的一端相連，電平轉(zhuǎn)換電路(6)的另一端與主控制器(11)的第一輸入端相連；交流電流檢測電路(7)的輸入端與逆變器(4)的輸出端相連，用于檢測交流輸出電流，交流電流檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連；直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路(10)的輸出端與主控制器(11)的第三輸入端相連，主控制器
(11)的輸出端與隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動(dòng)逆變器(4)的各個(gè)功率器件工作；
所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一·個(gè)閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)有方案中多采用直流-直流-交流的電能變換形式，采用了較多的功率開關(guān)器件，本發(fā)明通過在逆變器的基礎(chǔ)上直流側(cè)加入變壓器，并結(jié)合電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制算法，只采用直流-交流的逆變器和更少的儲能元件同時(shí)實(shí)現(xiàn)了直流電壓的升壓、穩(wěn)壓控制以及對交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)控制，因此具有結(jié)構(gòu)緊湊以及效率高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明的原理 圖2是本發(fā)明的直通狀態(tài)的原理圖，圖3是本發(fā)明的非直通狀態(tài)的原理 圖4是本發(fā)明的產(chǎn)生直通狀態(tài)的正弦波脈寬調(diào)制算法的原理圖。
具體實(shí)施例方式
(0009)具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖I至圖4具體說明本實(shí)施方式。圖I為T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理圖，其組成包括直流正極輸入端的二極管(1)，變壓器(2)，濾波電容(3)，逆變器(4 )，速度傳感器(5 )，電平轉(zhuǎn)換電路(6 )，交流電流檢測電路(7 )，偏置電路(8 )，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)；
所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的輸出端與交流電機(jī)負(fù)載相連；速度傳感器(5)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸端相連，速度傳感器(5)的信號輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路(6)的一端相連，電平轉(zhuǎn)換電路(6)的另一端與主控制器(11)的第一輸入端相連；交流電流檢測電路(7)的輸入端與逆變器(4)的輸出端相連，用于檢測交流輸出電流，交流電流檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連；直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路
(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路(10)的輸出端與主控制器(11)的第三輸入端相連，主控制器
(11)的輸出端與隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動(dòng)逆變器(4)的各個(gè)功率器件工作；
所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一個(gè)閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。所述的逆變器由三個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂由兩個(gè)功率開關(guān)器件串聯(lián)組成。本發(fā)明的基本原理是在直流側(cè)加入直流變壓器和濾波電容，通過逆變器的同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生直通狀態(tài)，進(jìn)而使能量存儲在直流變壓器中，而在非直通狀態(tài)釋放出去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)直流電壓的升壓。下面分析其直流電壓和直流供電電源之間的關(guān)系，即直流升壓比。各個(gè)公式中變量的物理含義為，* 為變壓器(2)的繞組Wl兩端電壓，為變壓器(2)的繞組W2兩端電壓，
權(quán)利要求
1.一種T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，其組成包括直流正極輸入端的二極管(I)， 變壓器(2)，濾波電容(3)，逆變器(4)，速度傳感器(5)，電平轉(zhuǎn)換電路(6)，交流電流檢測電路(7)，偏置電路(8)，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動(dòng)電路(12);所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的輸出端與交流電機(jī)負(fù)載相連；速度傳感器(5)的旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸端相連，速度傳感器(5)的信號輸出端與電平轉(zhuǎn)換電路(6)的一端相連，電平轉(zhuǎn)換電路(6)的另一端與主控制器(11)的第一輸入端相連；交流電流檢測電路(7)的輸入端與逆變器(4) 的輸出端相連，用于檢測交流輸出電流，交流電流檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連；直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路(10)的輸出端與主控制器(11)的第三輸入端相連，主控制器(11)的輸出端與隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動(dòng)電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動(dòng)逆變器(4)的各個(gè)功率器件工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一個(gè)閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2 的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種T源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，屬于電能變換領(lǐng)域。其組成包括直流側(cè)的直流正極輸入端的二極管，變壓器，濾波電容，以及輸出側(cè)的逆變器，用于直流電壓的變換和直流到交流的變換，還包括交流電流檢測電路，偏置電路，速度傳感器，電平轉(zhuǎn)換電路，直流電壓檢測電路，低通濾波電路，主控制器以及隔離驅(qū)動(dòng)電路，用于實(shí)現(xiàn)直流電壓和電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。本發(fā)明通過在直流側(cè)加入二極管、變壓器和濾波電容，利用逆變器產(chǎn)生直通狀態(tài)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)直流電壓的升壓和穩(wěn)壓控制，并結(jié)合電機(jī)控制算法實(shí)現(xiàn)用較低直流電壓驅(qū)動(dòng)較高額定電壓的交流電機(jī)運(yùn)行。本發(fā)明采用一級電路結(jié)構(gòu)和更少的儲能元件同時(shí)實(shí)現(xiàn)了直流電壓的升壓、穩(wěn)壓控制以及交流電機(jī)的運(yùn)行控制，具有結(jié)構(gòu)緊湊、直流電壓利用率高以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02P27/08GK102931910SQ20121038495
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者李宣南, 樸順善, 劉維良 申請人:哈爾濱東方報(bào)警設(shè)備開發(fā)有限公司