專利名稱：一種消除諧波變頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變頻器，具體地說，涉及一種消除諧波變頻器，屬于變頻器技術領域。
背景技術：
現代工業的高速發展，電力系統非線性負荷日益增多，這些非線性負荷產生的諧波電流注入到電網，會使公用電網的電壓波形產生畸變，嚴重地污染了電網的環境，威脅著電網中各種電氣設備的安全運行。這些諧波產生的來源中，變頻器的整流是非常重要的原因之一，變頻器一般包括依次連接在電源與負載
之間第一電流互感器14、輸入電抗器6、整流單元、第一逆變單元、第二電流互感器15和輸出電抗器7，整流單元包括整流電路1和預充電電阻16，第一逆變單元包括儲能電路13和第一逆變電路2，第一電流互感器14耦合在輸入電抗器6的前端，與控制電路3電連接，第二電流互感器15耦合在輸出電抗器7的前端，其輸出端與驅動電路5電連接，第一逆變電路2與驅動電路5的輸出端電連接，驅動電路5的輸入端與控制電路3電連接，變頻器的整流單元產生的這種諧波通常采用濾波電路來處理。目前常用的濾波電路如圖2所示，電阻R、電容C和電感L串聯在電源上，這種濾波電路雖然能夠起到一定作用，但是其不具有陷波特性，所產生的陷波頻率范圍波形如圖3所示，濾波的頻率范圍比較窄，濾波效果不明顯。雖然我國在標準中也制定了PFC (諧波電流限制電路)考核指標，但總的諧波電流仍然嚴重威脅著辦公自動化設備及家用電器的安全，更嚴重的是影響著企業集散控制系統的運行安全。
發明內容
本發明要解決的問題是針對以上缺陷，提供一種消除諧波變頻器，這種變頻器可以產生與系統中諧波電流相位相同方向相反的諧波，將系統中的諧波電流相抵消，而且可以消除了電網中存在的6K士1諧波，提高了供電質量。
為解決以上問題，本發明采用的技術方案為 一種消除諧波變頻器，包括
連接在電源與負載之間的第一電流互感器、輸入電抗器、整流單元、第一逆變單元、第二電流互感器和輸出電抗器，第一電流互感器耦合在輸入電抗器的前 端，與控制電路電連接，控制電路與驅動電路電連接，第二電流互感器耦合在 輸出電抗器的前端，驅動電路與第一逆變單元以及第二電流互感器連接，其特 征在于
所述整流單元的兩端并聯有第二逆變電路和內電抗器，第二逆變電路和內 電抗器串聯連接，第二逆變電路與驅動電路電連接，驅動電路驅動第二逆變電 路導通，以產生與系統中諧波電流相位相同方向相反的諧波，抵消系統中的諧
波電流。第二逆變電路采用傳統的IGBT逆變電路，通過常規并聯方式與整流單
元進行并聯。
上述技術方案的優化方案，所述輸入電抗器與整流單元之間連接有濾波電 路，濾波電路電連接控制電路，濾波電路將電網中的基波分離，諧波輸出至控 制電路。其中控制電路為目前變頻器中常規的控制電路。
濾波電路的進一步優化，所述濾波電路包括第一濾波器、第二濾波器和第 三濾波器。
濾波電路的一種具體優化方案，所述第一濾波器、第二濾波器和第三濾波
器分別包括電感L1、電感L2、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2以及二極管 D，電感L1與電容C1串聯，電阻R1與二極管D串聯后并聯在電感L1與電容C1 的兩端，電阻R2與電感L2串聯后并聯在電感Ll與電容Cl的兩端，所述二極 管D的負極接濾波器的電源端。
濾波電路的一種具體優化方案，所述第一濾波器的電容C2連接第一濾波器 的電源端和第三濾波器的另一端，第三濾波器的電容C2連接第三濾波器的電源 端和第二濾波器的另一端，第二濾波器的電容C2連接第二濾波器的電源端和第 一濾波器的另一端。
濾波電路的另一種具體優化方案，所述第一濾波器、第二濾波器和第三濾 波器的電源端分別與控制器連接。
上述技術方案的另一種優化方案，所述第一 電流互感器電連接有調節檢測 電路，調節檢測電路的輸出端連接控制電路，調節檢測電路檢測電網中的諧波 信息，并將檢測后的諧波信息輸出給控制電路。調節檢測電路采用目前變頻器中常規的檢測電路。
本發明采用以上技術方案，與現有技術方案相比具有以下優點-
(1) 調節檢測電路與濾波電路將諧波信息輸出至控制電路，控制電路進行 分析后經驅動電路控制第二逆變電路和內電抗器可以產生與系統中諧波電流相 位相同方向相反的諧波，將系統中的諧波電流相抵消，消除了電網中存在的
6K±1諧波，同時產生與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，避免了電網被諧 波污染，提高了供電質量，保護了用電設備。
(2) 濾波電路中的電阻R2與電感L2電容C2組成串聯諧振電路，電感L1與 電容C1組成串聯諧振電路，再與電阻R1、 二極管D組成帶通濾波電路，該帶通 濾波電路成為二次陷波，增加了濾波的頻率范圍，效果更好。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
附圖1為本發明實施例中變頻器的結構框附圖2為現有技術中濾波電路的電路附圖3為現有技術中濾波電路的陷波頻率范圍波形附圖4為本發明實施例中濾波電路的電路附圖5為本發明實施例中濾波電路的陷波頻率范圍波形圖。
圖中
l-整流電路，2-第一逆變電路，3-控制電路，4-電源，5-驅動電路，6-輸 入電抗器，7-輸出電抗器，8-第二逆變電路，9-濾波器，10-調節檢測電路，ll-內電抗器，12-斷路器，13-儲能電路，14-第一電流互感器，15-第二電流互感 器，16-預充電電阻，17-第一濾波器，18-第二濾波器，19-第三濾波器
具體實施例方式
實施例，附圖1為變頻器的結構框圖。消除諧波變頻器，包括依次連接在 電源與負載之間的斷路器12、第一電流互感器14、輸入電抗器6、整流單元、 第一逆變單元、第二電流互感器15和輸出電抗器7，整流單元包括整流電路1 和預充電電阻16，第一逆變單元包括儲能電路13和第一逆變電路2，第一電流 互感器14耦合在輸入電抗器6的前端，第一電流互感器14電連接有調節檢測電路IO，調節檢測電路10為目前變頻器中常規的電路，調節檢測電路10的輸 出端連接控制電路3，調節檢測電路10檢測電網中的諧波信息，并將檢測后的 諧波信息輸出給控制電路3，第二電流互感器15耦合在輸出電抗器7的前端， 第二電流互感器15的輸出端與驅動電路5電連接，第一逆變電路2與驅動電路 5的輸出端電連接，驅動電路5的輸入端與控制電路3電連接，控制電路3采用 目前變頻器中常規的電路，整流單元的兩端并聯有第二逆變電路8和內電抗器 11，第二逆變電路采用傳統的IGBT逆變電路，通過常規并聯方式與整流單元進 行并聯第二逆變電路8和內電抗器11串聯連接，第二逆變電路8與驅動電路5 的輸出端電連接，輸入電抗器6與整流單元之間連接有濾波電路9，濾波電路9 的輸入端連接控制電路3，濾波電路9將電網中的基波分離，諧波輸出至控制電 路3，電源4為調節檢測電路10和控制電路3提供工作電源。
圖4為濾波電路的電路圖，濾波電路9包括第一濾波器17、第二濾波器18 和第三濾波器19，第一濾波器17、第二濾波器18和第三濾波器19分別包括電 感L1、電感L2、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2以及二極管D,電感Ll 與電容C1串聯，電阻R1與二極管D串聯后并聯在電感L1與電容C1的兩端， 電阻R2與電感L2串聯后并聯在電感Ll與電容Cl的兩端，二極管D的負極接 濾波器的電源端，電阻R2與電感L2電容C2組成串聯諧振電路，電感Ll與電 容C1組成串聯諧振電路，再與電阻R1、 二極管D組成帶通濾波電路，該帶通濾 i電路成為二次陷波，增加了濾波的頻率范圍。
三個濾波器采用三角形接法連接在電網中，第一濾波器的電容C2連接第一 濾波器的電源端和第三濾波器的另一端，第三濾波器的電容C2連接第三濾波器 的電源端和第二濾波器的另一端，第二濾波器的電容C2連接第二濾波器的電源 端和第一濾波器的另一端，第一濾波器17、第二濾波器18和第三濾波器19的 電源端分別與控制器3連接。
使用示波器探針、接地線分別接第一電流互感器14的兩輸出端子得到如圖 5所示的陷波頻率范圍波形圖，從附圖3與附圖5可以看出，濾波電路9帶通與 目前常用濾波電路的陷波頻率范圍相比，帶寬的范圍更寬，濾波效果更顯著。 濾波器9將電網中的基波分離，諧波從其與電網的連接處輸出至控制電路3，調節檢測電路io檢測電網中的諧波信息，并將檢測后的諧波信息輸出給控制電路 3，控制電路3接收濾波器9和調節檢測電路10傳輸的諧波信息，并分析計算 出系統中諧波的電壓及電流信息，將驅動命令輸出給驅動電路5，驅動電路5驅 動第二逆變電路8導通，產生與系統中諧波電流相位相同方向相反的諧波，與 系統中的諧波電流相抵消，就消除了電網中存在的6K士1諧波，避免了電網被 諧波污染。而第二逆變電路8的逆變與輸入電抗器6共同作用產生了與輸入電 壓相位一致的正弦電流波形，保證了變頻器的正常輸出。
權利要求
1、一種消除諧波變頻器，包括連接在電源與負載之間的第一電流互感器(14)、輸入電抗器(6)、整流單元、第一逆變單元、第二電流互感器(15)和輸出電抗器(7)，第一電流互感器(14)耦合在輸入電抗器(6)的前端，與控制電路(3)電連接，控制電路(3)與驅動電路(5)電連接，第二電流互感器(15)耦合在輸出電抗器(7)的前端，驅動電路(5)與第一逆變單元以及第二電流互感器(15)連接，其特征在于所述整流單元的兩端并聯有第二逆變電路(8)和內電抗器(11)，第二逆變電路(8)和內電抗器(11)串聯連接，第二逆變電路(8)與驅動電路(5)電連接，驅動電路(5)驅動第二逆變電路(8)導通，以產生與系統中諧波電流相位相同方向相反的諧波，以抵消系統中的諧波電流。
2、 如權利要求1所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述輸入電抗 器(6)與整流單元之間連接有濾波電路(9)，濾波電路(9)電連接控制電路(3)，濾波電路(9)將電網中的基波分離，諧波輸出至控制電路(3)。
3、 如權利要求2所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述濾波電路 (9)包括第一濾波器(17)、第二濾波器(18)和第三濾波器(19)。
4、 如權利要求3所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述第一濾波 器(17)、第二濾波器(18)和第三濾波器(19)分別包括電感Ll、電感L2、 電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2以及二極管D，電感L1與電容C1串聯， 電阻Rl與二極管D串聯后并聯在電感Ll與電容Cl的兩端，電阻R2與電感L2 串聯后并聯在電感Ll與電容Cl的兩端，所述二極管D的負極接濾波器的電源端。
5、 如權利要求4所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述第一濾波器的電容C2連接第一濾波器的電源端和第三濾波器的另一端，第三濾波器的電 容C2連接第三濾波器的電源端和第二濾波器的另一端，第二濾波器的電容C2 連接第二濾波器的電源端和第一濾波器的另一端。
6、 如權利要求5所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述第一濾波 器(17)、第二濾波器(18)和第三濾波器(19)的電源端分別與控制器(3)連接。
7、如權利要求l-6其中之一所述的一種消除諧波變頻器，其特征在于所述第一電流互感器(14)與控制電路(3)之間電連接有調節檢測電路(10)， 調節檢測電路(10)檢測電網中的諧波信息，并將檢測后的諧波信息輸出給控 制電路(3)。
全文摘要
本發明涉及一種消除諧波變頻器，包括連接在電源與負載之間的斷路器、輸入電抗器、整流電路、預充電電阻、儲能電路、第一逆變電路和輸出電抗器，第一電流互感器連接在輸入電抗器的前端，與控制電路電連接，控制電路與驅動電路電連接，驅動電路與第一逆變電路以及連接在輸出電抗器前端的第二電流互感器連接，第一電流互感器上連接有濾波器，濾波器的輸出端連接控制電路，濾波器將第一電流互感器傳輸的信號進行濾波，將其中的基波分離，諧波輸出給控制電路，可以產生與系統中諧波電流相位相同方向相反的諧波，將系統中的諧波電流相抵消。
文檔編號H02J3/01GK101604844SQ20091001673
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者濤 季, 張慶友, 張金剛 申請人:山東雷奇電器有限公司