[实用新型]带耦合电感升压器的可调速驱动器

说明书

本实用新型提供一种带耦合电感升压器的可调速驱动器，包括控制器以及依次连接的整流模块、耦合电感升压器、直流回路模块、逆变模块、感应电机，逆变模块采用三相逆变器，所述耦合电感升压器包括功率开关S、滤波电容C_in、电容C₁、电容C₂、电容C₃、耦合电感L₁、耦合电感L₂、二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅；所述功率开关S的控制端与控制器的第一输出端连接，用于接收控制器输出的开关控制信号。本实用新型基于在电压暂降的情况下可调速驱动器的响应，采用带耦合电感升压器的拓扑结构，可有效避免因暂降能量缺失而导致的转速下降以及工业过程受到影响。

技术领域

本实用新型涉及可调速驱动器技术领域，具体是一种带耦合电感升压器的可调速驱动器。

背景技术

可调速驱动器(Adjustable Speed Drives,ASD)通过将固定幅值和频率的电压转变为随工业生产需求而变化的电压，常用于控制旋转设备的转速。可调速驱动器常被用于交流电动机转速的调节，是交流电动机最理想的调速方案，且因其所具有的软启动、远程交流与控制、自诊断易维护以及显著节能效应等特点，变频调速系统在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程(中央空调、供水、水处理、电梯等)中，都发挥着重要作用，并成为不可或缺的重要设备，如图1所示。

输电线路因短路故障、大电机启动等，会导致电网电压有效值短时间(10ms-1min)内下降到额定电压的90％-1％的现象，称为电压暂降。作为典型的复杂、非线性的电力电子设备，ASD对电压暂降十分敏感，因此电压暂降和供电电压的短时中断将影响可调速驱动器的正常工作。而可调速驱动器常常是整个工业系统的一部分，它与其他电气设备一起运行，通常用于驱动关键的系统负荷。在连续工业过程中，由于电压暂降，ASD的故障(或不正常工作)可能导致生产过程中断，造成严重的经济损失，甚至造成设备损坏。据统计，一个使用可调速驱动器的工厂的平均生产过程中断成本大约是没有使用可调速驱动器的同类行业的8倍。并且在暂降时可能导致含有可调速驱动器的设备，如传送带、中央空调、电梯等设备不正常工作，这不仅涉及到经济损失，更涉及到更严重的安全问题。提升ASD的电压暂降耐受能力，是工业界和学术界共同关心的问题。

如图2所示，现有可调速驱动器整体上可以分为四部分：整流模块、直流回路模块、逆变模块和控制器。

整流模块：其主要作用是将电网输入的工频电流进行整流，进行变频调节的第一步，整流后的直流电压在稳态情况下，稳定在一定的数值上，同时此电压给后级的直流回路模块和逆变模块提供所需的直流电源。整流模块根据实际应用情况有不可控和全控，其区别在于可调速驱动器的功率不同采用的整流模块类型也不同。

直流回路模块：将前级整流模块输出的电压稳定在一定的范围之内，保证后面逆变模块的正常稳定工作。暂降发生时，因为输入端的电压幅值减小，因此直流电容的电压也会减小。同时其可以作为一个很小的储能单元，作为控制回路的电源。在实际的应用中直流回路模块的电容值一般较大，以保证电压稳定的效果。

逆变模块：逆变模块是可调速驱动器实现变压和变频的重要环节，整流模块输出的直流电压通过逆变模块，在门极触发信号的作用下，变换成为一系列的同时占空比不同的方波信号，根据冲量相等原理，其作用效果和正弦信号作用效果相同。因此，其用来实现对电机的变频调速。当其输入电压减小到阈值后，逆变器将无法正常工作，从而影响感应电机的正常工作。这是可调速驱动器因电压暂降不正常工作的主要原因。

控制器：其主要作用是通过检测驱动器的电流信号、转速信号、电磁转矩信号和直流回路电压信号，通过内置的控制算法和参考值，产生逆变模块中变频器的所需要的门极驱动信号，同时，还通过一系列的保护模块保护着整个逆变模块和电机。