專利名稱：內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率變流方法，尤其涉及一種具有低損耗、高可靠特性的通用變 流方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電力電子變流方法在PWM(脈沖寬度調(diào)制)技術(shù)發(fā)展方面存在兩個制約問 題，一是開關(guān)損耗問題。由于功率開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即從飽和到截止或截止到飽 和，必須經(jīng)中間的恒流狀態(tài)才能完成，而在恒流狀態(tài)下工作時，流過開關(guān)器件的電流和開關(guān) 器件承受的端電壓均不為零，因此，該電流和電壓的乘積就成為了開關(guān)器件在本次轉(zhuǎn)換過 程中必須承受的損耗——開關(guān)損耗。理論分析和波形觀察表明，單個開關(guān)損耗波形的存在 時間雖然很短，通常只有幾個微秒，但最大瞬時功率往往很大，可能超過開關(guān)器件標(biāo)稱最大 耗散功率的數(shù)倍到數(shù)十倍，這樣，傳統(tǒng)的PWM硬斬波變流方式在高頻率斬波、高電壓、大電 流、大功率條件下工作時，開關(guān)損耗問題成為制約技術(shù)發(fā)展的主要障礙。現(xiàn)有技術(shù)對開關(guān)損 耗問題的解決主要是在傳統(tǒng)的硬斬波變流主電路中引入軟開關(guān)電路。但大量的實(shí)踐表明軟 開關(guān)電路的引入有多種因素限制，其中影響最大的是隨著系統(tǒng)變流功率的增大，流入和流 出軟開關(guān)電路的瞬時功率亦隨之增大，由于軟開關(guān)電路中的慣性儲能元件參數(shù)不能改變， 這樣，慣性儲能元件的端電壓也要隨之改變，從而使開關(guān)元件承受的端電壓亦隨著變流功 率的大小而發(fā)生變化，若該電壓超過功率開關(guān)器件所能承受的的最高電壓，則該器件會被 擊穿損壞。由此可知，已有的軟開關(guān)技術(shù)存在適應(yīng)范圍小、主電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低等不 足，這就是至今仍然以硬開關(guān)技術(shù)為主的原因。二是功率開關(guān)器件易損壞問題?，F(xiàn)有技術(shù)主要采用過流速斷保護(hù)來解決，即當(dāng)系 統(tǒng)發(fā)生輸出短路或控制電路出問題而導(dǎo)致逆變橋臂直通時，快速切斷功率主開關(guān)器件的驅(qū) 動信號。這種方法能在一定程度上保護(hù)功率主開關(guān)器件的安全，但大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也表明， 仍有相當(dāng)部分的電路在系統(tǒng)功率主開關(guān)器件快速關(guān)斷時被燒毀，原因是由于線路中分布電 感的存在，在功率開關(guān)器件快速關(guān)斷時，分布電感上由于通過的電流快速變化而形成的極 高尖峰電壓，該尖峰電壓與電源正向串聯(lián)后，作用于功率開關(guān)器件而導(dǎo)致功率開關(guān)器件直 接被擊穿損壞，因此，采用過流速斷的方法并不能從根本上解決功率開關(guān)器件在系統(tǒng)出現(xiàn) 錯誤時的損壞問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的開關(guān)損耗和功率開關(guān)器件易損壞的不足，本發(fā)明提供一種 無開關(guān)損耗又允許輸出端采用普通方法進(jìn)行保護(hù)而不會燒壞器件的高可靠、低損耗的變流 新方法。該方法能實(shí)現(xiàn)所有主功率開關(guān)器件在自然零開關(guān)狀態(tài)下開通和關(guān)斷，并且軟開關(guān) 效果不受開關(guān)頻率以及變流功率大小的影響，還能實(shí)現(xiàn)在變流系統(tǒng)的控制部分出現(xiàn)故障而 導(dǎo)致逆變橋臂直通或由于外部電路的原因?qū)е螺敵龆硕搪窌r，流入短路點(diǎn)的電功率仍等于 確定的控制值，因此，采用普通熔斷方式進(jìn)行保護(hù)而不會燒毀功率開關(guān)器件。
內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速電路，由直流電源、恒能量斬波橋、內(nèi)續(xù)流式逆變 橋、控制電路、續(xù)流二極管組成；直流電源的正極與恒能量斬波橋的輸入端相連，直流電源 的負(fù)極與續(xù)流二極管極的陽極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋的下輸入端相連，恒能量斬波橋的輸出端 與續(xù)流二極管極的陰極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋的上輸入端相連；控制電路的輸出端分別與恒能 量斬波橋和內(nèi)續(xù)流式逆變橋中的各個主可控硅的觸發(fā)極相連；內(nèi)續(xù)流式逆變橋的輸出端與 三相交流電動機(jī)負(fù)載的輸入端相連。本發(fā)明所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，其特征在于有兩個核心技術(shù)—是與傳統(tǒng)電壓型或電流型變流模式不同，該系統(tǒng)的變流傳輸特性為功率型特 性。功率型變流模式的優(yōu)點(diǎn)是能方便地解決無開關(guān)損耗運(yùn)行和允許輸出端較長時間短路等 傳統(tǒng)變流模式難以解決的問題，實(shí)施方式上采用恒能量脈沖的斬波方式來完成，即利用儲 能電容的充放電作用以離散方式完成系統(tǒng)全部能量的傳遞。這樣，只要按輸出波形的能量 大小對應(yīng)地控制儲能電容的充放電頻率，經(jīng)內(nèi)續(xù)流式逆變橋和輸出平波電容作用后即可在 輸出端得到所需的任意波形，且輸出短路時的短路功率不受短路阻抗的影響。二是在逆變橋橋臂上設(shè)置儲能電感，利用其內(nèi)續(xù)流作用使恒能量斬波橋和內(nèi)續(xù)流 式逆變橋的主可控硅同時開通和關(guān)斷，使之大幅提升系統(tǒng)的斬波上限頻率。該系統(tǒng)的控制方法分為兩部分一是對恒能量斬波橋的可控硅的控制方式采用二分頻的形式，即斬波橋中的四個 單向可控硅兩兩對角輪流導(dǎo)通，目的是將所需傳遞的電源能量以時間分割的方式分解為一 個個獨(dú)立的、含有固定能量和周期性過零特性的單極性功率脈沖，并將該脈沖輸送到內(nèi)續(xù) 流式逆變橋的上輸入端。二是對內(nèi)續(xù)流式逆變橋的六個主可控硅的控制方式是根據(jù)三相輸出波形的瞬時 相位，通過計算后取整數(shù)部分為比例對逆變脈沖進(jìn)行分配，分配的法則是先將逆變輸出波 形在60度電角度的范圍內(nèi)再次平分為k個區(qū)間(k ^ 1)，然后在每個區(qū)間內(nèi)分配固定的η 個脈沖，再根據(jù)區(qū)間的起始時間t求得區(qū)間內(nèi)的脈沖分配公式SinAt/SinBt，sinBt/sinCt, SinCt/SinAt，然后系統(tǒng)根據(jù)工作狀態(tài)輪流選取三個公式中對應(yīng)的一對脈沖實(shí)施控制。本發(fā)明的有益效果是整個系統(tǒng)的可控硅全部在自然零開關(guān)狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)的 開關(guān)損耗理論上為零且不受開關(guān)頻率的制約，在控制電路出錯、輸出短路等原因?qū)е履孀?橋橋臂直通時，短路功率仍等于對應(yīng)時刻確定的控制值，從而允許采用普通熔斷方式進(jìn)行 保護(hù)而不會燒毀功率開關(guān)器件，系統(tǒng)的安全性、可靠性以及效率等指標(biāo)均大為提高。


圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為恒能量斬波橋的原理圖；圖3為內(nèi)續(xù)流式逆變橋的原理圖；圖4為恒能量斬波橋的輸出端的電壓波形及內(nèi)續(xù)流逆變橋直流母線電流k波形 圖；圖5為A、B、C三相交流電壓波形圖；圖6為恒能量斬波橋和內(nèi)續(xù)流逆變橋中主可控硅的觸發(fā)極驅(qū)動脈沖圖。圖中，1為恒能量斬波橋，2為內(nèi)續(xù)流式逆變橋，3為控制電路，4為三相電動機(jī)負(fù)載，D為恒能量斬波橋的輸入端，P為恒能量斬波橋輸出端，F(xiàn)為內(nèi)續(xù)流式逆變橋的下輸入 端，G為內(nèi)續(xù)流式逆變橋的上輸入端，iL為流入直流母線的電流，虛線框Al為A相逆變半橋 全圖，圖中虛線框Nal為A相上橋臂內(nèi)續(xù)流電路，Na2為A相下橋臂內(nèi)續(xù)流電路，虛線框Bi、 Nbl、Nb2，虛線框Cl、Ncl、Nc2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理與A相相同，故不重復(fù)畫出，A、B、C為 三相電動機(jī)負(fù)載的輸入端口。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于下面的實(shí)施例。如圖1、2和3所示，本發(fā)明所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速系統(tǒng)，由直流電源 E、恒能量斬波橋1、內(nèi)續(xù)流式逆變橋2、控制電路3、續(xù)流二極管VD1、三相電動機(jī)負(fù)載4組 成。直流電源E的正極與恒能量斬波橋1的輸入端D相連，直流電源E的負(fù)極與續(xù)流二極 管極VDl的陽極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的下輸入端(F)相連。恒能量斬波橋1的輸出端P與 續(xù)流二極管極VDl的陰極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的上輸入端G相連。控制電路3的輸出端分 別與恒能量斬波橋1和內(nèi)續(xù)流式逆變橋2中的各個主可控硅的觸發(fā)極相連，內(nèi)續(xù)流式逆變 橋2的輸出與三相交流電動機(jī)負(fù)載4的輸入端A、B、C相連。如圖2所示，恒能量斬波橋1的實(shí)質(zhì)是功率脈沖形成電路，由四只主可控硅V1、V2、 V3、V4及儲能電容C6共同構(gòu)成，其連接方法為主可控硅V1、V3的陽極連接在一起，構(gòu)成恒 能量斬波橋的輸入端D，并與直流電源E的正極相連，主可控硅V2、V4的陰極連接在一起， 構(gòu)成恒能量斬波橋的輸出端P，并與圖3中的內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的上輸入端G相連；主可控 硅Vl的陰極和主可控硅V2的陽極與儲能電容C6的一端連接，主可控硅V3的陰極和主可 控硅V4的陽極與儲能電容C6的另一端連接；四只主可控硅V1、V2、V3、V4的門極與控制電 路3的輸出端相連，在控制電路3產(chǎn)生的控制脈沖作用下，斬波橋中兩對角線上的主可控硅 兩兩輪流導(dǎo)通，從而將所需傳遞的電源能量以時間分割的方式分割為一個個獨(dú)立的、含有 固定能量和周期性過零特性的單極性功率脈沖，并將該脈沖輸送到內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的上 輸入端G。圖3所示為內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的全電路，圖中Nal、Na2、Nbl、Nb2、NCl、NC2為六個 橋臂上的內(nèi)續(xù)流電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)完全相同，以Nal為例對內(nèi)續(xù)流電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說 明。整個內(nèi)續(xù)流電路由續(xù)流電抗器T1、反相限流電阻Rl、反相整流二極管VD2、同相限流電 阻R2、同相整流二極管VD3、濾波電容C5、上分壓電阻R3、下分壓電阻R4以及續(xù)流可控硅V5 組成，其連接方法為續(xù)流電抗器Tl繞組L12、L13的中間抽頭、濾波電容C5的上端、下分 壓電阻R4的上端、續(xù)流可控硅V5的陰極相連；反相限流電阻Rl與反相整流二極管VD2串 聯(lián)后接于繞組L12的上端與續(xù)流可控硅V5的觸發(fā)極之間；同相限流電阻R2與同相整流二 極管VD3串聯(lián)后接于繞組L13的下端與濾波電容C5的下端之間；濾波電容C5的下端又與 上分壓電阻R3的左端、同相整流二極管VD3的陰極相連；上分壓電阻R3的右端與下分壓電 阻R4的下端、續(xù)流可控硅V5的觸發(fā)極相連；續(xù)流電抗器Tl中繞組Lll的下端為內(nèi)續(xù)流電 路Nal的接口 J3，續(xù)流可控硅V5的陽極為內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 J4，續(xù)流電抗器Tl中繞 組Lll的上端為內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 J1，續(xù)流可控硅V5的陰極為內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 J2。
如圖3所示，內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的全電路由三個結(jié)構(gòu)相同的逆變半橋A1、B1、C1及 平波電容C2、C3、C4組成，其中，逆變半橋Al由上、下橋臂的主可控硅Va 1和Va2、對應(yīng)的內(nèi) 續(xù)流電路Nal和Na2以及平波電容C2組成。以A相電路為例，其連接方法為逆變半橋Al 的上橋臂主可控硅Val的陽極與內(nèi)續(xù)流式逆變橋2的上輸入端G相連，逆變半橋Al的上橋 臂主可控硅Val的陰極與內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 Jl、J2相連；內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 J3與 內(nèi)續(xù)流電路Na2的接口 J1、平波電容C2的左端、三相交流電動機(jī)負(fù)載4的輸入端A相連； 內(nèi)續(xù)流電路Nal的接口 J4與內(nèi)續(xù)流電路Na2的接口 J2、平波電容C2、C3、C4的一端、內(nèi)續(xù) 流電路Nbl的接口 J4、內(nèi)續(xù)流電路Nb2的接口 J2、內(nèi)續(xù)流電路Ncl的接口 J4、內(nèi)續(xù)流電路 (Nc2)的接口 J2相連；逆變半橋Al的下橋臂主可控硅Va2的陽極與內(nèi)續(xù)流電路Na2的接 口 J3、J4相連，逆變半橋Al的下橋臂主可控硅Va2的陰極與內(nèi)續(xù)流逆變橋2下輸入端F相 連。以下詳細(xì)闡述本發(fā)明所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作過程及相 關(guān)點(diǎn)的工作波形。一、恒能量斬波橋恒能量斬波橋1輸出端P點(diǎn)的電壓Up及直流母線電流k波形如圖4所示。(a) t0時刻之前電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，儲能電容C6兩端電壓為E，u。6極性為下正上負(fù)，流過直流母線的電 流I為零。(幻、 、期間t0時刻，同時觸發(fā)恒能量斬波橋的主可控硅VI、V4及內(nèi)續(xù)流逆變橋2中對應(yīng)橋臂 上的兩個主可控硅，例如Val和Vb2，使之導(dǎo)通，則有電流經(jīng)直流電源E正極、主可控硅VI、 儲能電容C6、主可控硅V4、Val、內(nèi)續(xù)流電路Nal、三相電動機(jī)負(fù)載4的A、B兩相、內(nèi)續(xù)流電 路Nb2、主可控硅Vb2、直流電源E負(fù)極流通，t0時刻恒能量斬波橋輸出端P的電位為2E，直 流母線電流I以正弦規(guī)律從零開始上升，可看出主可控硅Vl、V4、Val、Vb2的開通損耗均為 零(如圖4)。然后，儲能電容C6開始釋放能量，其電壓u。6極性仍為下正上負(fù)，內(nèi)續(xù)流電路 NaUNbl內(nèi)的兩個續(xù)流電抗器繞組Lll開始儲能?？紤]到三相負(fù)載之間并聯(lián)了相同容量的大平波電容C2、C3、C4，因此負(fù)載端電壓U。 在脈沖周期內(nèi)設(shè)為恒定，并在忽略電路中可控硅和導(dǎo)線的壓降后，根據(jù)電路相關(guān)計算，得Up = U0+(2E-u0) coswt (式 1-1)到tl時刻電容電壓下降為零，P點(diǎn)電壓Up = E，直流母線電流ij乃繼續(xù)上升。(。)、 、期間從tl開始，儲能電容C6反充電，即Uca極性轉(zhuǎn)為上正下負(fù)，但兩個續(xù)流電抗器繞組 Lll的電壓％極性仍為上正下負(fù)，說明續(xù)流電抗器繞組Lll繼續(xù)儲能。t2時刻，P點(diǎn)電壓Up 等于負(fù)載兩端電壓u。，直流母線電流、到達(dá)最大值，根據(jù)式(1-1)，到wt= π/2時，P點(diǎn)的 電壓將為U0。在tQ t2期間兩個續(xù)流電抗器繞組Lll電壓％的極性為上正下負(fù)，根據(jù)同名端 的定義可知在內(nèi)續(xù)流電路Nal、Nb2內(nèi)的續(xù)流可控硅V5觸發(fā)極上存在一定的觸發(fā)電壓，但由 于續(xù)流可控硅V5沒有加正向電壓所以不會導(dǎo)通。(d)t2 t3 期間
6
t2以后，由于恒能量斬波橋1電路的分布電感及線路分布電感的存在，其所儲能量 通過續(xù)流二極管VDl釋放，母線電流k開始按正弦規(guī)律下降，電壓％也按正弦規(guī)律繼續(xù)下 降。在此期間，內(nèi)續(xù)流電路Nal、Nb2內(nèi)的兩個續(xù)流電抗器繞組Lll開始放能而其感應(yīng)電壓 的極性變?yōu)橄抡县?fù)，根據(jù)同名端的定義可知，在此時刻在內(nèi)續(xù)流電路Nal、Nb2內(nèi)的續(xù)流 可控硅V5施加了一定的觸發(fā)電壓，并且可控硅的觸發(fā)電壓短時基本不變，但由于可控硅上 正向陰陽極電壓不夠其開通電壓而不會導(dǎo)通。t3時刻，恒能量斬波橋1電路分布電感及線 路分布電感能量通過續(xù)流二極管VDl釋放完畢，直流母線電流k等于零，儲能電容C6的反 充電電壓至E，其極性為上正下負(fù)，P點(diǎn)電壓降為零，恒能量斬波橋1電路的主可控硅V1、V4 和內(nèi)續(xù)流式逆變橋2中的可控硅Val、Vb2在零電流下關(guān)斷，故其關(guān)斷損耗也為零。(e)t3 t4 期間直流母線電流k等于零，，內(nèi)續(xù)流電路續(xù)流可控硅V5的觸發(fā)極電壓在上一次觸發(fā) 的基礎(chǔ)上再一次觸發(fā)，續(xù)流可控硅V5導(dǎo)通，兩個續(xù)流電抗器繞組Lll所儲的能量通過續(xù)流 可控硅V5續(xù)流而將其能量轉(zhuǎn)移到平波電容C2、C3、C4上。t4時刻，主可控硅V2、V3、VaU Vc2上加觸發(fā)脈沖使其同時導(dǎo)通，下一工作周期開始，重復(fù)、 t4過程，這時在恒能量斬波 橋1的輸出端P上又會有2倍于直流電源E的電壓。當(dāng)儲能電容C6放完電后便又開始反充 電，但此時所充電壓為下正上負(fù)，當(dāng)儲能電容C6上電壓等于電源電壓后，主可控硅V2、V3、 VaUVc2因通過的電流為零而自然關(guān)斷，同時P點(diǎn)電壓變?yōu)榱?。如此往?fù)，使P點(diǎn)上不斷得 到離散恒能量脈沖，該能量提供給后面的內(nèi)續(xù)流式逆變橋2后送給負(fù)載。從上述工作過程的分析可看出，存儲于內(nèi)續(xù)流逆變橋2中續(xù)流電抗器繞組Lll能 量是通過內(nèi)部的續(xù)流通道轉(zhuǎn)移到平波電容上的，這樣續(xù)流電抗器繞組Lll的作用有四個 ①為系統(tǒng)諧振軟開關(guān)功能電路的諧振元件；②對系統(tǒng)直流母線電流k起儲能平波作用，③ 保證內(nèi)續(xù)流逆變橋2的六個主可控硅能與恒能量斬波橋1的四個主可控硅同時開通和關(guān) 斷，從而使系統(tǒng)能在相當(dāng)高的逆變調(diào)制頻率下穩(wěn)定地工作，④在輸出端短路時，以緩沖方式 存儲從儲能電容C6上轉(zhuǎn)移來的能量，這樣，一方面可有效限制流過內(nèi)續(xù)流逆變橋2的主可 控硅的瞬時峰值電流，另一方面為采用普通的慢熔斷器件進(jìn)行器件的高可靠保護(hù)創(chuàng)造了條 件。二、內(nèi)續(xù)流式逆變橋(a)三相逆變過程的脈沖分配規(guī)律如圖5所示，首先將輸出的三相交流波形以60度電角度平均分為六個小區(qū)間，然 后再次平分這6個小區(qū)間，那么在0 1時間段內(nèi)就會有a、b、c、d、e、f六個時間控制點(diǎn)。 三相波形中0 6為一個周期，我們把0 1時間段內(nèi)的B相波形看做負(fù)最大一致，把1 2時間段內(nèi)的A相波形看做正最大一致，把2 3時間段內(nèi)的C相波形看做負(fù)最大一致，把 3 4時間段內(nèi)的B相波形看做段正最大一致，把4 5時間段內(nèi)的A相波形看做負(fù)最大 一致，把5 6時間內(nèi)的C相波形看做正最大一致。本實(shí)施例以0 1時間段內(nèi)的波形進(jìn) 行分析，其余時間段內(nèi)波形的分析類似0 1時間段。由于斬波橋是離散恒能量斬波方式， 故每個脈沖作用于主電路時所得到的能量是相同的。為更好地使逆變輸出為正弦波，在每 個小區(qū)間里用六個脈沖來觸發(fā)可控硅。在0 1時間段內(nèi)，A相波形的角度是從0度到60 度，C相波形的角度是從120度到180度，B相波形的角度是從240度到300度，由于我們 把0 1時間段內(nèi)的B相波形看做負(fù)最大一致，也就是說B相在每區(qū)間均給六個脈沖，因此只考慮A相和C相的大小關(guān)系，即A相和C相的脈沖分配關(guān)系。A相波形在0時刻的角度 是0度，則其在a、b、c、d、e、f六個時刻的角度分別是10度，20度，30度，40度，50度和60 度。C相波形在0時刻的角度是120度，則其在a、b、c、d、e、f六個時刻的角度分別是130 度，140 度，150 度，160 度，170 度和 180 度。則在 a 時刻 sinA = sinlO = 0. 174，sinC = sinl30 = 0. 766，sinA sinC ^ 1 5，那么在O a區(qū)間就應(yīng)該給可控硅Vb2六個觸發(fā) 脈沖，給可控硅Vcl五個觸發(fā)脈沖，而給可控硅Val —個觸發(fā)脈沖。在b時刻sinA = sin20 =0. 342，sinC = sinl40 = 0. 643，sinA sinC ^ 2 4，那么在 a b 區(qū)間就應(yīng)該給可 控硅Vb2六個觸發(fā)脈沖，給可控硅Vcl四個觸發(fā)脈沖，而給可控硅Val兩個觸發(fā)脈沖。具體a、b、C、d、e、f時刻的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，其特征在于由直流電源(E)、恒能量斬波 橋(1)、內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2)、控制電路(3)、續(xù)流二極管(VDl)組成，其中，直流電源(E)的 正極與恒能量斬波橋(1)的輸入端相連，直流電源(E)的負(fù)極與續(xù)流二極管極(VDl)的陽 極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2)的下輸入端相連，恒能量斬波橋(1)的輸出端與續(xù)流二極管極 (VDl)的陰極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2)的上輸入端相連，控制電路(3)的輸出端分別與恒能量 斬波橋(1)和內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2)中的各個主可控硅的觸發(fā)極相連，內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2) 的輸出端與負(fù)載的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，其特征在于恒能量斬波 橋(1)是功率脈沖形成電路，由四只主可控硅(V1、V2、V3、V4)及儲能電容(C6)構(gòu)成，在控 制電路(3)產(chǎn)生的控制脈沖作用下，能量斬波橋(1)中兩對角線上的主可控硅兩兩輪流導(dǎo) 通，將所需傳遞的電源能量以時間分割的方式分割為一個個獨(dú)立的、含有固定能量和周期 性過零特性的單極性功率脈沖，并將該脈沖輸送到內(nèi)續(xù)流式逆變橋(2)的上輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，其特征在于內(nèi)續(xù)流式逆 變橋(2)的全電路由三個結(jié)構(gòu)相同的逆變半橋(A1、B1、C1)及平波電容(C2、C3、C4)組成， 其中，逆變半橋(Al)由上、下橋臂的主可控硅(Val)和(Va2)、對應(yīng)的內(nèi)續(xù)流電路(Nal)和 (Na2)以及平波電容(C2)組成；逆變半橋(B1、C1)的結(jié)構(gòu)與逆變半橋(Al)相同；對內(nèi)續(xù)流 式逆變橋(2)的六個主可控硅的控制方式為根據(jù)三相輸出波形的瞬時相位，通過計算后取 整數(shù)部分為比例對逆變脈沖進(jìn)行分配，分配的法則是先將逆變輸出波形在60度電角度的 范圍內(nèi)再次平分為k個區(qū)間1)，然后在每個區(qū)間內(nèi)分配固定的η個脈沖，再根據(jù)區(qū)間 的起始時間t求得區(qū)間內(nèi)的脈沖分配公式sinAt/SinBt，sinBt/sinCt, SinCt/SinAt，然后系 統(tǒng)根據(jù)工作狀態(tài)輪流選取三個公式中對應(yīng)的一對脈沖實(shí)施控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，其特征在于(Nal、Na2、 Nbl、Nb2、Ncl、Nc2)為六個橋臂上的內(nèi)續(xù)流電路，每個內(nèi)續(xù)流電路由續(xù)流電抗器(Tl)、反相 限流電阻(Rl)、反相整流二極管(VD2)、同相限流電阻(R2)、同相整流二極管(VD3)、濾波電 容(C5)、上分壓電阻(R3)、下分壓電阻(R4)以及續(xù)流可控硅(V5)組成。
全文摘要
內(nèi)續(xù)流式恒能量斬波變頻調(diào)速方法，電路由直流電源、恒能量斬波橋、內(nèi)續(xù)流式逆變橋、控制電路、續(xù)流二極管組成，直流電源的正極與恒能量斬波橋的輸入端相連，負(fù)極與續(xù)流二極管極的陽極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋的下輸入端相連，恒能量斬波橋的輸出端與續(xù)流二極管極的陰極及內(nèi)續(xù)流式逆變橋的上輸入端相連，控制電路的輸出端分別與恒能量斬波橋和內(nèi)續(xù)流式逆變橋中的各個主可控硅的觸發(fā)極相連，內(nèi)續(xù)流式逆變橋的輸出端與負(fù)載的輸入端相連。電路的可控硅全部在自然零開關(guān)狀態(tài)下運(yùn)行，開關(guān)損耗理論上為零且不受開關(guān)頻率的制約，在短路等原因?qū)е履孀儤驑虮壑蓖〞r，短路功率仍等于對應(yīng)時刻確定的控制值，從而允許采用普通熔斷方式進(jìn)行保護(hù)而不會燒毀功率開關(guān)器件。
文檔編號H02P27/08GK102006009SQ20101058140
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者盧誠, 張明宇, 洪元富, 聶俊飛, 黎曙 申請人:昆明理工大學(xué)