[实用新型]直流母线电压补偿变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及变频器，特别涉及变频器直流母线电压补偿和输出谐波控制技术。

背景技术

采用多电平串联技术的电压型高压大功率变频器，一般由移相变压器、逆变单元阵列及波形控制系统等部分构成。根据输出电压的不同，逆变单元阵列由数量不等的若干逆变单元构成，每个逆变单元均包括一个整流滤波电路和逆变器。移相变压器二次侧输出的交流电，经过整流滤波电路后，变成直流电，为逆变器提供能量输入，在波形控制系统输出的SPWM(正弦波脉冲宽度调制)信号控制下，逆变单元阵列能够输出符合要求的交流电压波形，对交流设备进行控制。

现在的变频器，整流滤波电路中，一般采用大容量电解电容进行滤波，作为逆变器的中间储能环节。电解电容的容量越大，直流母线上的电压越平稳，可以交换的无功功率越大，可以承受的谐波电流越大。但是电解电容的容量越大，成本越高，并且电解电容的耐压一般不高，常见的高压电解电容多为400～450V。当采用高于450V的直流母线电压时，多采用两只或两只以上的电容串联的形式，这样无疑又减小了等效电容的容值，所以要达到较大容量值，需要进行串联电容的并联组合，势必增加电容数量，造成体积庞大、成本升高。另外，电解电容受环境温度、纹波电流和直流电压的影响，实际使用寿命一般不超过十年，在高压变频器部件里属于易损件，到期必须全部更换。更换后的废电解电容在处理时容易造成对环境的污染。目前已有可以取代电解电容的无极性薄膜电容，薄膜电容与电解电容相比耐压更高，纹波电流更大，寿命长，无污染，唯一的缺点是同样体积电容量不如电解电容。综上所述，电解电容具有成本高，寿命短，体积大、对环境有污染等缺点，而无极性电容能够解决这些问题，但无极性电容单位体积容量较小，如果仅仅简单地将直流母线电容量减少，在同样负载情况下，会使母线上的直流电压发生畸变。而波形控制系统输出的SPWM信号是按照理想直流电压计算的，这样会使实际的输出电压、输出电流谐波含量增加，如果变频器控制的是电动机，将会增加脉动转矩，影响电动机的正常运行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术的变频器，减小滤波电容器后，产生的输出波形谐波增加的问题，提供一种直流母线电压补偿变频器，能够在变频器直流母线电压(电流)畸变增加时，对输出波形进行补偿，保证正常的输出波形。

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，直流母线电压补偿变频器，包括逆变单元阵列及波形控制系统，逆变单元阵列由若干逆变单元构成，每个逆变单元包括整流滤波电路和逆变电桥，波形控制系统与每个逆变电桥均连接，控制逆变单元阵列的输出电压波形；其特征在于，还包括谐波检测电路和谐波处理电路；所述谐波检测电路与谐波处理电路连接，所述谐波处理电路与波形控制系统连接。

本实用新型的有益效果是，大大降低了逆变单元对直流母线电容量的需求，在保证变频器的基本性能前提下，可以采用使用寿命更长的无极性薄膜电容器代替电解电容器，提高变频器可靠性。

附图说明

图1是实施例结构示意图；

图2逆变单元结构示意图。

具体实施方式

本实用新型通过检测变频器的谐波失真，并将检测数据输入波形控制系统，修改波形控制系统的软件算法，对波形失真进行实时补偿，减小直流母线电压谐波增加而对输出波形质量带来的不利影响。

本实用新型的技术方案是，直流母线电压补偿变频器，包括逆变单元阵列及波形控制系统，逆变单元阵列由若干逆变单元构成，每个逆变单元包括整流滤波电路和逆变电桥，波形控制系统与每个逆变电桥均连接，控制逆变单元阵列的输出电压波形；其特征在于，还包括谐波检测电路和谐波处理电路；所述谐波检测电路与谐波处理电路连接，所述谐波处理电路与波形控制系统连接；

具体的，所述谐波检测电路连接在所述整流滤波电路输出端；

或者，所述谐波检测电路连接在所述逆变单元阵列输出端；

进一步的，所述谐波检测电路由电流传感器构成；

具体的，所述电流传感器为霍尔传感器；

进一步的，所述谐波处理电路包括A/D转换器、单片机或DSP或FPGA，所述A/D转换器与谐波检测电路连接，所述单片机/DSP/FPGA与A/D转换器连接，所述单片机/DSP/FPGA与波形控制系统连接；

更进一步的，所述谐波处理电路内置于所述波形控制系统。

实施例