一种带有分断保护功能的能量回馈电路的制作方法

1.本实用新型涉及电工领域，更具体地，涉及一种带有分断保护功能的能量回馈电路。


背景技术：

2.在变频器电气传动系统中，当电机的负载是位能式负载，如提升机，皮带机等，或大惯性负载，如风机、机床主轴等需要快速制动类负载时，电机不可避免的存在发电过程，电机发出的电能，将会通过变频器逆变桥，储存在变频器的直流母线的滤波电容中。
3.能量回馈单元已大规模应用在变频器电机的上述场合，将滤波电容中的电能转化为交流电，将这部分电能回馈至电网中。
4.能量回馈单元通常至少包括逆变电路和滤波电路，即，逆变电路将来自滤波电容中的直流变交流，滤波电路将交流中的谐波过滤，形成适于电网中的电能，并传输至电网中。在能量回馈过程中，滤波电路中的电感有电流通过，电网的突然跳闸时，形成断路，电感中的电流不能流过电网，由于滤波电路中的电容较小，电感中储存的能量在电容中产生较高的电压，瞬时高压容易损坏逆变电路中的元器件，从而影响了能量回馈单元的可靠性。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带有分断保护功能的能量回馈电路，包括，母线电容1、三相逆变电路2、滤波电路3以及保护电路4，所述母线电容1用于存储来自负载的电能；所述三相逆变电路2与所述母线电容1的正负极连接，用于把直流电逆变为交流电，并通过电网连线输送至电网中的r、s、t三相；所述滤波电路3设置在所述电网连线上，用于对所述交流电进行滤波；所述保护电路4至少包括二极管d1、d2、d3、d4、d5和d6构成的三相整流桥，其中，d1、d2、d3为上半桥，n端相连并与母线电容1的正极相连；d4、d5、d6为下半桥，p端相连并与母线电容1的负极相连；d1的p端与d4的n端相连组成半桥，并与电网连线的r相相连；d2的p端与d5的n端相连组成半桥，并与电网连线的s相相连；d3的p端与d6的n端相连组成半桥，并与电网连线的t相相连。
6.根据本实用新型的一个实施方式，所述三相逆变电路2包括，逆变igbt q1、q2、q3、q4、q5和q6，其中，q1、q2、q3的c极连接在所述母线电容1的正极；q4、q5、q6的e极连接在所述母线电容1的负极；所述q1的e极与所述q4的c极连接，并与电网连线的r相相连；所述q2的e极与所述q5的c极连接，并与电网连线的s相相连；所述q3的e极与所述q6的c极连接，并与电网连线的t相相连；每个逆变igbt反向并联有反馈续流二极管。
7.根据本实用新型的一个实施方式，所述滤波电路3为lcl滤波电路，包括，电感l1、l2、l3、l4、l5、l6以及电容cr、cs、ct，其中，li和l4串联在r相电网连线上；l2和l5串联在s相电网连线上；l3和l6串联在t相电网连线上；电容cr、cs、ct一端并联接地，cr另一端连接在r相电网连线上，li和l4之间；cs另一端连接在s相电网连线上，l2和l5之间；ct另一端连接在t相电网连线上，l3和l6之间。
8.本实用新型中，通过设置保护电路，使得当电网突然断开时，建立通路，实现将电感中的电流传输至母线电容，从而保护逆变电路中的元器件，避免受到过电压的伤害。
附图说明
9.图1是一种带有分断保护功能的能量回馈电路的示意图；
10.图2是包括igbt元件的三相逆变电路的示意图以及lcl滤波电路示意图。
具体实施方式
11.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
12.图1示出了一种带有分断保护功能的能量回馈电路的示意图。
13.如图1所示，一种带有分断保护功能的能量回馈电路，包括，母线电容1、三相逆变电路2、滤波电路3以及保护电路4，所述母线电容1用于存储来自负载的电能；所述三相逆变电路2与所述母线电容1的正负极连接，用于把直流电逆变为交流电，并通过电网连线输送至电网中的r、s、t三相；所述滤波电路3设置在所述电网连线上，用于对所述交流电进行滤波；所述保护电路4至少包括二极管d1、d2、d3、d4、d5和d6，其中，d1、d2、d3上半桥，n端相连并与母线电容1的正极相连；d4、d5、d6为下半桥，p端相连并与母线电容1的负极相连；d1的p端与d4的n端相连组成半桥，并与电网连线的r相相连；d2的p端与d5的n端相连组成半桥，并与电网连线的s相相连；d3的p端与d6的n端相连组成半桥，并与电网连线的t相相连。
14.所述母线电容1是指变频器直流母线上的滤波电容，当拖曳型负载发电时，电能通过变频器的续流二极管储存在直流母线的滤波电容中。当存在能量回馈电路时，能量回馈电路可以设置在所述母线电容1和电网之间，将这部分电能通过能量回馈电路回馈至电网中。
15.所述三相逆变电路2可以采用现有的或将来实用新型的任一种能够实现三相逆变的电路，本实用新型不予限定。
16.所述滤波电路3即在分别连接电网中的r、s、t三相的电网连线上设置的电感或者电感与电容组成的滤波电路。
17.所述保护电路4安装在滤波电路3与电网之间，d1、d2、d3、d4、d5和d6均为二极管，通过上述连接方式，构成了三相整流桥，三相输出端分别与电网进线端r、s、t相连，正负两端分别与母线电容1的正负端相连。
18.当能量回馈电路与电网之间通路正常时，由于母线电容1两端的电压比电网峰值电压高，即比三相输出端的电压高，因此，二极管不导通，没有电流流过。
19.当电网突然断开时，例如受雷击导致断路器断开，滤波电路3中的电感中仍存在电流，导致三相输出端的电压高电压升高，由于保护电路4形成了三相整流桥，当某个瞬间，三相输出端的电压升高至超过母线电容1两端的电压时，保护电路4中的某些二极管导通，将电感中的电流传输至母线电容1，将电压嵌位在母线电容1上，由于母线电容1比滤波电路3中的电容大很多，所以电压基本不变，从而保护逆变电路中的元器件，避免受到过电压的伤
害。
20.图2示出了包括igbt元件的三相逆变电路的示意图以及lcl滤波电路示意图。
21.如图2所示，所述三相逆变电路2包括，逆变igbt q1、q2、q3、q4、q5和q6，其中，q1、q2、q3的c极连接在所述母线电容1的正极；q4、q5、q6的e极连接在所述母线电容1的负极；所述q1的e极与所述q4的c极连接，并与电网连线的r相相连；所述q2的e极与所述q5的c极连接，并与电网连线的s相相连；所述q3的e极与所述q6的c极连接，并与电网连线的t相相连；每个逆变igbt反向并联有反馈续流二极管。
22.检测三相电网电压，经过旋转变换得到电网电压幅值与相角，逆变器有两种工作模式，第一种模式，从电网吸收能量，通过控制逆变器的六个开关以达到输出电压与电网电压相等而相位落后电网电角，吸收电网的能量越大，落后的电角也大。第二种模式，给电网输出能量，同样，逆变器的电压等于电网幅值，而相角超前电网相角。
23.igbt驱动功率小而饱和压降低，三脚的符号分别是g极、e极、c极。
24.如图2所示，所述滤波电路3为lcl滤波电路，包括，电感l1、l2、l3、l4、l5、l6以及电容cr、cs、ct，其中，li和l4串联在r相电网连线上；l2和l5串联在s相电网连线上；l3和l6串联在t相电网连线上；电容cr、cs、ct一端并联接地，cr另一端连接在r相电网连线上，li和l4之间；cs另一端连接在s相电网连线上，l2和l5之间；ct另一端连接在t相电网连线上，l3和l6之间。
25.逆变器的输出电压是正弦调制的脉冲电压，经过l1、l2、l3与cr、cs、ct的滤波把高频调脉冲电压滤掉，在电容上呈现出与电网频率相同的交流电压，相角与逆变相角不变，这样流过电网的电流只有基波电流，谐波被滤掉了，电流非常干净。
26.对于滤波电路3，本实用新型采用lcl滤波电路，使得电网的谐波大大降低而且功率因素大幅度提高，降低了变频器电网的污染。
27.本实用新型中，通过设置保护电路，使得当电网突然断开时，建立通路，实现将电感中的电流传输至母线电容，从而保护逆变电路中的元器件，避免受到过电压的伤害。
28.应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。