專利名稱：一種變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電能控制裝置，更具體地說，涉及一種帶有軟啟動電路的變頻器。
背景技術(shù)：
眾所周知，在變頻器的整流電路中由于濾波電容的存在，使得整流橋在上電瞬間流過很大的電流，為了防止沖擊電流對整流橋的損壞，在整流橋和電容之間通常要加入一級軟啟動電路。現(xiàn)在的軟啟動電路實現(xiàn)方式有以下幾種(1)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻；(2) NTC電阻與繼電器并聯(lián)；(3)繞線電阻與繼電器并聯(lián)；(4)繞線電阻與接觸器并聯(lián)；(5)繞線電阻與晶閘管(SCR)并聯(lián)；(6)半控整流。如圖1所示在整流橋和電解電容Cl之間連接了一個NTC電阻RTl，如圖2所示在整流橋和電解電容C2之間連接有繞線電阻Rl和繼電器Kl 的并聯(lián)電路；如圖3所示在整流橋和電解電容C3之間連接有繞線電阻R2和晶閘管Ql的并聯(lián)電路。從圖1至圖3可知，現(xiàn)有技術(shù)中的軟啟動電路是放在整流橋和電解電容之間?，F(xiàn)有的軟啟動電路存在一個問題，軟啟動開關(guān)元件在軟啟動過程結(jié)束后需要流過整個電源傳輸?shù)碾娏鳎缫豢?5KW的變頻器，其輸入電壓為380VAC，則流過軟啟動電路的電流在30A左右，因此軟啟動電路就需要額定電流大于30A的繼電器或其它開關(guān)元件。其弊端是，首先通過開關(guān)元件的電流大會增大開關(guān)元件的熱損耗，從而降低變頻器的效率。其次，通常大功率的開關(guān)元件都需要比較大的體積來散熱，這樣大的開關(guān)元件也會大大降低變頻器的功率密度，體積大的變頻器在安裝上會占用電氣柜更多的空間，增加了變頻器安裝的難度。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的變頻器整流后的直流完全通過軟啟動電路的開關(guān)元件，軟啟動電路會存在比較高的熱損耗的缺陷，提供一種變頻器，其中在軟啟動過程結(jié)束后，流過軟啟動電路開關(guān)元件的電流為母線電容的紋波電流，其有效值遠(yuǎn)小于整流橋輸出的直流電流的有效值。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路；所述軟啟動電路與母線電容串聯(lián)，且軟啟動電路與母線電容的串聯(lián)電路并聯(lián)在所述整流電路的直流輸出端。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻并聯(lián)的開關(guān)元件，其中所述開關(guān)元件的控制端與變頻器的CPU相連。在本實用新型所述的變頻器中，所述電阻為負(fù)溫度系數(shù)電阻或繞線電阻。在本實用新型所述的變頻器中，所述開關(guān)元件為繼電器、晶閘管或接觸器。在本實用新型所述的變頻器中，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接于所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負(fù)極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負(fù)極連接于所述整流電路的直流輸出端的負(fù)極。[0010]在本實用新型所述的變頻器中，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一均壓電阻并聯(lián)在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接于第一電解電容和第二電解電容的節(jié)點，另一端與所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓二極管的正極與所述第二電解電容的負(fù)極相連，且所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極是輔助電源電路的電源輸出端。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路包括由至少兩個負(fù)溫度系數(shù)電阻構(gòu)成的負(fù)溫度系數(shù)電阻串聯(lián)電路，以及與所述負(fù)溫度系數(shù)電阻串聯(lián)電路相并聯(lián)的繼電器， 其中所述繼電器的控制端與變頻器的CPU相連。在本實用新型所述的變頻器中，所述軟啟動電路中的電阻為包含至少兩個電阻的電阻串聯(lián)電路。實施本實用新型的變頻器，具有以下有益效果減小了軟啟動結(jié)束后正常運(yùn)行時在軟啟動開關(guān)元件上的熱損耗，減小了軟啟動開關(guān)元件的體積，進(jìn)而減小了軟啟動電路在整個變頻器系統(tǒng)中的體積，也就是提高了變頻器的功率密度，同時節(jié)省了整個變頻器的成本，使得采用本軟啟動裝置的變頻器提高了市場競爭力。另外，本實用新型的變頻器還為開關(guān)電源控制芯片提供了一路啟動電源，其借用母線電容均壓電阻實現(xiàn)了輔助電源控制芯片的啟動功能。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的變頻器中采用熱敏電阻式軟啟動電路的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的變頻器中采用繞線電阻與繼電器并聯(lián)的軟啟動電路的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的變頻器中采用繞線電阻與SCR并聯(lián)的軟啟動電路的示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型第一實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖5是根據(jù)本實用新型第二實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖6是根據(jù)本實用新型第三實施例的變頻器的軟啟動電路的電路示意圖；圖7是根據(jù)本實用新型第四實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖；圖8是根據(jù)本實用新型第五實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖；圖9是根據(jù)本實用新型第六實施例的變頻器的軟啟動電路和輔助電源電路的電路示意圖。
具體實施方式
雖然現(xiàn)有變頻器中無論是將串聯(lián)NTC電阻還是將NTC電阻并聯(lián)繼電器作為軟啟動電路，都十分有效地防止了上電瞬間沖擊電流對整流橋的沖擊，但是在軟啟動結(jié)束后正常工作時，整流橋整流后的直流完全通過軟啟動開關(guān)元件，軟啟動電路會存在比較高的熱損耗。為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的這一問題，本實用新型提出以下構(gòu)思將軟啟動電路與母線電容串聯(lián)，并將軟啟動電路與母線電容的串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端，使得軟啟動過程結(jié)束后，流過軟啟動電路開關(guān)元件的電流為母線電容的紋波電流，該紋波電流的有效值遠(yuǎn)小于整流電路輸出的直流電流的有效值。從而達(dá)到既能防止變頻器上電瞬間沖擊電流對整流橋的沖擊，又能在正常運(yùn)行時使軟啟動電路有較低的熱損耗的目的，同時還能夠減小軟啟動電路的體積。如圖4所示，在本實用新型的第一實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R5以及與其并聯(lián)的繼電器K3。其中，繞線電阻R5和繼電器K3的并聯(lián)電路與母線電容C6串聯(lián)，且該串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管 D27-D32構(gòu)成的整流橋。如圖5所示，在本實用新型的第二實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R6以及與其并聯(lián)的晶閘管Q20。其中，繞線電阻R6和晶閘管Q20的并聯(lián)電路與母線電容C7串聯(lián)，且該串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管D33-D38構(gòu)成的整流橋。如圖6所示，在本實用新型的第三實施例中，軟啟動電路包括負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻RT6以及與其并聯(lián)的繼電器K4。其中，NTC電阻RT6和繼電器K4的并聯(lián)電路與母線電容 C8串聯(lián)，且該串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管D39-D44構(gòu)成的整流橋。如圖7所示，在本實用新型的第四實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻Rll以及與其并聯(lián)的繼電器K5。其中，繞線電阻R5和繼電器K3的并聯(lián)電路與母線電容串聯(lián)，且該串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管 D45-D50構(gòu)成的整流橋。由于一般的電解電容最高耐壓為400V左右，為提高電路的耐壓性能，可采用兩個串聯(lián)的電解電容，則可耐壓800V。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容ClO和第二電解電容C9，其中，第一電解電容ClO的正極通過軟啟動電路連接于整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容ClO的負(fù)極與第二電解電容C9的正極相連，第二電解電容C9的負(fù)極連接于整流電路的直流輸出端的負(fù)極。另外，第一電解電容ClO和第二電解電容C9上還并聯(lián)有輔助電源電路。如圖7所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R7、第二均壓電阻R8和穩(wěn)壓二極管D26。其中，第一均壓電阻R7并聯(lián)在第一電解電容ClO的兩端，第二均壓電阻R8 —端連接于第一電解電容ClO 和第二電解電容C9的節(jié)點，另一端與穩(wěn)壓二極管D26的負(fù)極相連，穩(wěn)壓二極管D26的正極與第二電解電容C9的負(fù)極相連，且穩(wěn)壓二極管D26的負(fù)極是輔助電源電路的電源輸出端 VCC。作為選擇，繞線電阻Rll也可以由負(fù)溫度系數(shù)電阻替代。如圖8所示，在本實用新型的第五實施例中，軟啟動電路包括繞線電阻R12以及與其并聯(lián)的晶閘管Q39。其中，繞線電阻R12和晶閘管Q39的并聯(lián)電路與母線電容串聯(lián)，且該串聯(lián)電路并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管 D52-D57構(gòu)成的整流橋。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容C12和第二電解電容Cll，其中，第一電解電容C12的正極通過軟啟動電路連接于整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容 C12的負(fù)極與第二電解電容Cll的正極相連，第二電解電容Cll的負(fù)極連接于整流電路的直流輸出端的負(fù)極。[0036]另外，第一電解電容C12和第二電解電容Cll上還并聯(lián)有輔助電源電路。如圖8 所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R9、第二均壓電阻RlO和穩(wěn)壓二極管D51。其中，第一均壓電阻R9并聯(lián)在第一電解電容C12的兩端，第二均壓電阻RlO —端連接于第一電解電容C12和第二電解電容Cll的節(jié)點，另一端與穩(wěn)壓二極管D51的負(fù)極相連，穩(wěn)壓二極管D51 的正極與第二電解電容Cll的負(fù)極相連，且穩(wěn)壓二極管D51的負(fù)極是輔助電源電路的電源輸出端VCC。該輔助電源可將電能供給變頻器的CPU、驅(qū)動、風(fēng)扇、檢測及鍵盤等電路。作為選擇，繞線電阻R12也可以由負(fù)溫度系數(shù)電阻替代。如圖9所示，在本實用新型的第六實施例中，軟啟動電路包括串聯(lián)在一起的4個 NTC電阻RT2-RT5構(gòu)成的串聯(lián)電阻電路，以及與該串聯(lián)電阻電路相并聯(lián)的繼電器K2。其中， 該串聯(lián)電阻電路和繼電器K2的并聯(lián)電路與母線電容串聯(lián)，且并聯(lián)在整流電路的直流輸出端。在本實施例中，整流電路包括由6個整流二極管D19-DM構(gòu)成的整流橋。在本實施例中，母線電容包括第一電解電容C4和第二電解電容C5，其中，第一電解電容C4的正極通過軟啟動電路連接于整流電路的直流輸出端的正極，第一電解電容C4 的負(fù)極與第二電解電容C5的正極相連，第二電解電容C5的負(fù)極連接于整流電路的直流輸出端的負(fù)極。另外，第一電解電容C4和第二電解電容C5上還并聯(lián)有輔助電源電路。如圖9所示，輔助電源電路包括第一均壓電阻R3、第二均壓電阻R4和穩(wěn)壓二極管D25。其中，第一均壓電阻R3并聯(lián)在第一電解電容C3的兩端，第二均壓電阻R4 —端連接于第一電解電容C3和第二電解電容C4的節(jié)點，另一端與穩(wěn)壓二極管D25的負(fù)極相連，穩(wěn)壓二極管D25的正極與第二電解電容C4的負(fù)極相連，且穩(wěn)壓二極管D25的負(fù)極是輔助電源電路的電源輸出端VCC。 該輔助電源可將電能供給變頻器的CPU、驅(qū)動、風(fēng)扇、檢測及鍵盤等電路。圖9所示的變頻器的軟啟動電路的工作原理是整流二極管D19、D20、D21、D22、 D23和DM組成的整流電路對三相交流電整流后輸出直流，直流電流通過NTC電阻RT2、 RT3、RT4和RT5對母線電容(本實施例中為電解電容)C4、C5緩慢充電，當(dāng)母線電容上的電壓上升到一定電壓時，串聯(lián)在母線均壓電阻R3、R4中的穩(wěn)壓二極管D25進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出電壓VCC用于變頻器輔助電源的啟動，輔助電源開始工作；當(dāng)母線電容上的電壓上升到三相交流電整流后的電壓時(經(jīng)由變頻器上的母線電壓檢測電路檢測得知)，母線電容充電過程結(jié)束，CPU控制繼電器K2閉合，將NTC電阻RT2、RT3、RT4和RT5短路掉，軟啟動完成。 此時流過繼電器K2的電流為母線電容的紋波電流，此電流有效值遠(yuǎn)小于整流橋整流后的直流有效值?，F(xiàn)有技術(shù)中，開關(guān)電源控制芯片的啟動電源一般是從直流母線連功率電阻的模式實現(xiàn)的，本實用新型的變頻器借用母線電容均壓電阻實現(xiàn)了輔助電源控制芯片的啟動功能。因為如果一個電容上的電壓高于電容耐壓值，則將降低電容壽命。而均壓電阻R3、R4 的作用使得電解電容C4、C5上的電壓盡量平均。同時均壓電阻R3、R4還可協(xié)同穩(wěn)壓二極管 D25，用于輔助電源控制芯片的啟動。圖7和圖8所示的變頻器啟動裝置的工作原理與圖9的基本相同，只是電阻的數(shù)量和/或類型不同，另外開關(guān)元件的選擇有所不同，例如采用晶閘管替代繼電器。作為選擇，開關(guān)元件還可以選用接觸器。此外，作為其他實施例，也可用2個、3個或更多個電阻串聯(lián)在一起來替代4個串聯(lián)的NTC電阻RT2-RT5。[0044]圖4至圖6所示實施例的工作原理與圖9所示實施例的原理相似，只是缺省輔助電源電路部分。另外，作為選擇，圖4至圖6中的母線電容C6、C7和C8也可以分別用兩個串聯(lián)的電解電容來替代。此外，作為另一種選擇，還可以在串聯(lián)的兩個電解電容上分別并聯(lián)一個均壓電阻。本實用新型涉及變頻器的軟啟動，其中的軟啟動電路的體積和重量遠(yuǎn)小于普通軟啟動電路。并且還可提供一路開關(guān)電源控制芯片的啟動電源。
權(quán)利要求1.一種變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路，其特征在于，所述軟啟動電路與所述母線電容串聯(lián)，且所述軟啟動電路與所述母線電容的串聯(lián)電路并聯(lián)在所述整流電路的直流輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻并聯(lián)的開關(guān)元件，其中所述開關(guān)元件的控制端與所述變頻器的CPU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻器，其特征在于，所述電阻為負(fù)溫度系數(shù)電阻或繞線電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的變頻器，其特征在于，所述開關(guān)元件為繼電器、晶閘管或接觸器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器，其特征在于，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接于所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負(fù)極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負(fù)極連接于所述整流電路的直流輸出端的負(fù)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻器，其特征在于，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一均壓電阻并聯(lián)在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接于所述第一電解電容和所述第二電解電容的節(jié)點，另一端與所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓二極管的正極與所述第二電解電容的負(fù)極相連，且所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極是所述輔助電源電路的電源輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻器，其特征在于，所述軟啟動電路包括由至少兩個負(fù)溫度系數(shù)電阻構(gòu)成的負(fù)溫度系數(shù)電阻串聯(lián)電路，以及與所述負(fù)溫度系數(shù)電阻串聯(lián)電路相并聯(lián)的繼電器，其中所述繼電器的控制端與變頻器的CPU相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻器，其特征在于，所述母線電容包括第一電解電容和第二電解電容，其中，所述第一電解電容的正極通過所述軟啟動電路連接于所述整流電路的直流輸出端的正極，所述第一電解電容的負(fù)極與所述第二電解電容的正極相連，所述第二電解電容的負(fù)極連接于所述整流電路的直流輸出端的負(fù)極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變頻器，其特征在于，所述母線電容上還連接有輔助電源電路，所述輔助電源電路包括第一均壓電阻、第二均壓電阻和穩(wěn)壓二極管，其中，所述第一均壓電阻并聯(lián)在所述第一電解電容的兩端，所述第二均壓電阻一端連接于所述第一電解電容和所述第二電解電容的節(jié)點，另一端與所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓二極管的正極與所述第二電解電容的負(fù)極相連，且所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極是所述輔助電源電路的電源輸出端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的變頻器，其特征在于，所述軟啟動電路中的電阻為包含至少兩個電阻的電阻串聯(lián)電路。
專利摘要本實用新型涉及變頻器，包括整流電路、母線電容和軟啟動電路，所述軟啟動電路與母線電容串聯(lián)，且軟啟動電路與母線電容的串聯(lián)電路并聯(lián)在所述整流電路的直流輸出端。所述軟啟動電路包括電阻及與所述電阻并聯(lián)的開關(guān)元件，其中所述開關(guān)元件的控制端與變頻器的CPU相連。所述電阻為負(fù)溫度系數(shù)電阻或繞線電阻。所述開關(guān)元件為繼電器、晶閘管或接觸器。實施本實用新型具有以下有益效果減小了軟啟動結(jié)束后正常運(yùn)行時在軟啟動開關(guān)元件上的熱損耗，減小了軟啟動開關(guān)元件的體積，進(jìn)而減小了軟啟動電路在整個變頻器系統(tǒng)中的體積，也就是提高了變頻器的功率密度，同時節(jié)省了整個變頻器的成本，使得采用本軟啟動裝置的變頻器提高了市場競爭力。
文檔編號H02M1/36GK201994841SQ201120075248
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者付旺保, 夏泉波, 張鳳準(zhǔn), 秦志 申請人:深圳市禾望電氣有限公司