一種變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PWM變頻調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PWM變頻調(diào)速器的使用大大提高了交流電機的性能，但同時也對電機產(chǎn)生了不良影響。由于變頻器的輸出前沿很陡(dv/dt很大)，使得輸出電壓在電機繞組線圈各匝間的分布不均勻；另外，如果變頻器和電機間存在長電纜，則當PWM脈沖到達電纜兩端時還會產(chǎn)生電壓反射，其中電機定子兩端的電壓一次反射可達2倍，多次反射最大則可達3倍，因而PWM變頻調(diào)速器的輸出可能會在電機端部造成過電壓，從而破壞電機絕緣。
[0003]為了緩解上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中一方面是從電機繞組本身出發(fā)考慮增強其絕緣強度，但是考慮到很多實際應(yīng)用的都是普通的電機，因而通常采用另一種方法，即在變頻調(diào)速器器輸出端與電機之間加濾波器來延長PWM的上升沿，以減小dv/dt，從而抑制電機端部的過電壓，同時和可以通過濾波器濾除變頻調(diào)速器器輸出的高次諧波。
[0004]如圖1所示為傳統(tǒng)的變頻濾波系統(tǒng)，其中變頻調(diào)速裝置為三相兩電平逆變器，在變頻調(diào)速裝置三相輸出與電機三相定子繞組之間串聯(lián)三個相同的電感，三個相同的電容構(gòu)成星形連接，與電機三相定子繞組并聯(lián)，作為電抗器的輸出。但是上述濾波結(jié)構(gòu)還存在以下問題:1)具有固定的阻抗特性，因而無法根據(jù)不同類型電機的阻抗值來改變變頻裝置的輸出阻抗；2)具有固定的截止頻率點，因而無法滿足負載電機不同頻率點、不同頻率段的運行需求；3)只能輸出正弦波，因而無法滿足不同電機的運行需求，例如變頻電機需要PWM波時。因此，現(xiàn)有的濾波結(jié)構(gòu)已成為制約變頻調(diào)速裝置有效發(fā)揮其功效的關(guān)鍵因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、且能夠?qū)崿F(xiàn)輸出阻抗、截止頻率以及輸出波形靈活調(diào)節(jié)的輸出濾波器及控制方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器，包括三相可調(diào)電抗器以及一組以上的輸出電容單元，所述三相可調(diào)電抗器的一端與變頻調(diào)速裝置的三相輸出端連接，另一端分別通過一個接入開關(guān)連接各組所述輸出電容單元；所述輸出電容單元包括與所述三相可調(diào)電抗器對應(yīng)的三組電容器。
[0007]作為本發(fā)明輸出濾波器的進一步改進:所述三相可調(diào)電抗器的輸入端與輸出端之間設(shè)有旁路開關(guān)KM1，所述三相可調(diào)電抗器的輸出端設(shè)有接入開關(guān)KM2，所述旁路開關(guān)KMl與接入開關(guān)KM2之間形成互鎖。
[0008]作為本發(fā)明輸出濾波器的的進一步改進:所述三相可調(diào)電抗器為多抽頭三相可調(diào)電抗器。
[0009]作為本發(fā)明輸出濾波器的的進一步改進:所述輸出電容單元包括與所述三相可調(diào)電抗器對應(yīng)的三個電容器，所述三個電容器的一端構(gòu)成星形連接，另一端通過接入開關(guān)連接至所述三相可調(diào)電抗器的輸出端。
[0010]作為本發(fā)明輸出濾波器的的進一步改進:所述輸出電容單元中每個所述電容器均并聯(lián)設(shè)置有電阻。
[0011]本發(fā)明還提供一種基于上述輸出濾波器的控制方法，當變頻調(diào)速裝置需要輸出正弦波時，根據(jù)所需的輸出阻抗調(diào)節(jié)所述三相可調(diào)電抗器，并根據(jù)LC截止頻率控制閉合與各組所述輸出電容單元對應(yīng)的接入開關(guān)；當變頻調(diào)速裝置需要輸出PWM波時，斷開所有組輸出電容單元對應(yīng)的接入開關(guān)，通過所述三相可調(diào)電抗器調(diào)節(jié)輸出電壓。
[0012]作為本發(fā)明控制方法的進一步改進，通過所述三相可調(diào)電抗器調(diào)節(jié)輸出電壓的具體步驟為:當變頻調(diào)速裝置輸出電壓超過第一閾值處于過高狀態(tài)時，通過調(diào)節(jié)所述三相可調(diào)電抗器的輸出電抗值降低輸出電壓；當變頻調(diào)速裝置輸出電壓低于第二閾值處于過低狀態(tài)時，通過連接在所述三相可調(diào)電抗器輸入端與輸出端之間的旁路開關(guān)KMl將所述三相可調(diào)電抗器進行旁路。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1)本發(fā)明變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器，通過三相可調(diào)電抗器可提供不同阻抗的輸出，從而使得變頻調(diào)速裝置可根據(jù)不同類型電機所需的阻抗值靈活調(diào)節(jié)輸出阻抗；
2)本發(fā)明變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器，通過設(shè)置多組輸出電容單元可與三相可調(diào)電抗器構(gòu)成多種不同的截止頻率輸出，從而使得變頻調(diào)速裝置能夠滿足負載電機不同頻率點、不同頻率段的運行需求；
3)本發(fā)明變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器，通過控制三相可調(diào)電抗器、輸出電容單元的投切可控制變頻調(diào)速裝置的輸出波形、輸出阻抗以及截至頻率的調(diào)節(jié)，當需要輸出正弦波時，根據(jù)所需的輸出阻抗調(diào)節(jié)三相可調(diào)電抗器，進而根據(jù)系統(tǒng)要求的截止頻率來選擇接入的輸出電容單元；當需要輸出PWM波時，可通過旁路輸出電容單元以及調(diào)節(jié)三相可調(diào)電抗器來調(diào)整變頻調(diào)速裝置的輸出阻抗，使得變頻調(diào)速裝置的輸出波形能夠滿足不同類型電機的運行需求。
【附圖說明】
[0014]圖1是傳統(tǒng)的變頻濾波系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0015]圖2是本實施例變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖3是本實施例變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器的控制方法的實現(xiàn)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]如圖2所示，本實施例變頻調(diào)速裝置的輸出濾波器連接在變頻調(diào)速裝置與負載電動機之間，輸出濾波器包括三相可調(diào)電抗器L以及一組以上的輸出電容單元Cl~Cn，三相可調(diào)電抗器L的一端與變頻調(diào)速裝置的三相輸出端連接，另一端分別通過一個接入開關(guān)Kl-Kn連接各組輸出電容單元Cl~Cn ;輸出電容單元Cl~Cn包括與三相可調(diào)電抗器L對應(yīng)的三組電容器。
[0019]本實施例通過三相可調(diào)電抗器L與輸出電容單元Cl~Cn構(gòu)成LC濾波結(jié)構(gòu)，多組輸出電容單元Cl~Cn構(gòu)成并聯(lián)接入形式，可以濾除變頻調(diào)速裝置輸出的零序分量，同時抑制共模電壓(即電機中性點對地的零序電壓)經(jīng)定子繞組與轉(zhuǎn)子和定子邊的寄生電容產(chǎn)生的電流，以避免其對電機造成損害。
[0020]本實施例通過三相可調(diào)電抗器可提供不同阻抗的輸出，從而使得變頻調(diào)速裝置可根據(jù)不同類型電機所需的阻抗值靈活調(diào)節(jié)輸出阻抗；同時通過設(shè)置多組輸出電容單元可與三相可調(diào)電抗器構(gòu)成多種不同的截止頻率輸出，從而使得變頻調(diào)速裝置能夠滿足負載電機不同頻率點、不同頻率段的運行需求。<