CN205232040U - 一种单相升压变频器拓扑电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相升压变频器拓扑电路，包括倍压整流区、制动部分和直流逆变区,所述倍压整流区包括输入滤波部分、软启动部分、倍压整流部分以及电路保护部分；利用两个二极管和两个电解电容来完成电压的倍增问题，其中二极管分别为D1、D2，电解电容分别为C4、C5。本实用新型利用了在交流电的正半周电容充电，在负半周电容放电的特性，从而实现升压的目的，本实用新型设计电路简单，效果良好；并在回路加入了两个软启动，通过软启动来保护电解电容，使得电路更具有安全性、稳定性。

Description

一种单相升压变频器拓扑电路

技术领域

本实用新型涉及一种单相升压变频器拓扑电路。

背景技术

单相输入转三相380V输出变频器是目前比较实用的小功率变频器，由于各个国家和地区所规定的单相额定电压不同，有些会低于220VAC。一般市场上单相输入变频器使用4个二极管组成的整流桥电路来实现整流，这种设计方案的输入电压为220VAC，导致在额定单相电压低于220VAC的地区在使用变频器时由于达不到输入电压要求会使变频器无法正常工作，只能加入变压器来达到升压的效果，这样大大降低了变频器的实用性和使用范围，增加了成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用两个二极管和两个电解电容来解决电压的倍增问题，实现变频器在单相额定电压低于220VAC的地区也能正常工作的单相升压变频器拓扑电路。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种单相升压变频器拓扑电路，包括倍压整流区、制动部分和直流逆变区,所述倍压整流区包括输入滤波部分、软启动部分、倍压整流部分以及电路保护部分；

输入滤波部分包括电容C1与电容C2，所述电容C1与电容C2并联，电容C1与电容C2并联之后与电容C3的一端串联，电容C3另一端接地，电容C1、C2另一端分别与N母线和L母线相接；

软启动部分包括两个继电器RE1、RE2以及两个电阻R1、R2，继电器RE1与电阻R1并联后接于母线一端，继电器RE2与电阻R2并联后接于母线另一端；

倍压整流部分包括二极管D1、D2以及电解电容C4、C5，二极管D1阳极与L母线相连，二极管D1阴极连接于继电器RE1一端，二极管D2的阴极接L母线后与二极管D1的阳极端连接，二极管D2的阳极接于继电器RE2一端，电解电容C4的阳极端接于继电器RE1一侧，阴极接于N母线，电解电容C5的阳极接于N母线，阴极与继电器RE2一侧相接。

作为优选的技术方案，所述电路保护部分包括压敏电阻RV1、发光二极管、检测电阻R5、两个均压电阻R3和R4，压敏电阻RV1接于输入端，压敏电阻RV1的两端分别与两母线相连，发光二极管D3的阳极接于电解电容C4的阳极，发光二极管D3的阴极与电阻R5相接，电阻R5的另一端接于电解电容C5阴极处，均压电阻R3、R4分别与电解电容C4、C5并联。

作为优选的技术方案，所述制动部分包括二极管D4、PB端子和IGBT管Q7，二极管D4阴极接于母线，阳极与IGBT管Q7集电极相连，IGBT管Q7发射极接于另一端母线，PB端子接于二极管D4阳极与Q7集电极的连接处。

作为优选的技术方案，所述直流逆变区包括吸收电容C6、6个IGBT管和6个续流二极管,其中6个续流二极管D5～D10分别与6个IGBT管Q1～Q6并联，电容C6两端分别相接于二极管D4阴极和IGBT管Q7的发射极，三相输出母线U、V、W一端分别接于IBGT管Q5与IBGT管Q6、IBGT管Q3与IBGT管Q4、IBGT管Q1与IBGT管Q2的相连处，三相输出母线U、V、W的另一端接电机。

本实用新型的有益效果是：实用新型采用一种单相升压变频器拓扑电路方案，利用两个二极管和两个电解电容来解决电压的倍增问题，其中二极管并联接于L母线，电容并联接于N母线；

传统的整流电路为四个二极管组成的电流桥，本实用新型利用了在交流电的正半周期和负半周期都有一个电容充电，一个电容放电的特性，从而使整流后的电压增倍，实现变频器在单相额定电压低于220VAC的地区也能正常工作。

本实用新型设计电路简单，效果良好，并在整流回路加入了两个软启动电路，通过软启动来保护电解电容，使得电路更具有安全性、稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，L、N为交流母线VAC输入，RV1为压敏电阻，C1、C2和C3为滤波电容，D1、D2为整流二极管，RE1、RE2为软启动继电器，C4、C5为储能电解电容，D3为发光二极管，C6为吸收电容，Q1～Q7为IBGT管，D5～D10为续流二极管。

压敏电阻RV1接于输入端，两端分别与两母线L、N相连。滤波电容C1、C2并联，并联之后与滤波电容C3串联，电容C3另一端接地，C1、C2另一端分别与N母线和L母线相接。

整流二极管D1阳极接于母线L上端，整流二极管D2阴极接于母线L下端。继电器RE1与电阻R1并联后接于二极管D1阴极，继电器RE2与电阻R2并联后接于二极管D2阳极。

储能滤波电解电容C4阳极接于继电器RE1一侧，阴极接于母线N。电解电容C5阳极接于N母线，阴极与继电器RE2一侧相接，两个均压电阻R3和R4分别与电解电容C4、C5并联。

发光二极管D3阳极接于电解电容C4阳极，阴极与检测电阻R5相接，检测电阻R5另一端接于电解电容C5阴极。

二极管D4阴极接发光二极管D3阳极，阳极与IGBT管Q7集电极相连，IGBT管Q7发射极接于电阻R5下端和电解电容C5阳极，PB端子接于二极管D4阳极和IGBT集电极相连之间。吸收电容C6两端分别相接于二极管D4阴极和IGBT管Q7发射极，6个续流二极管D5～D10分别与6个IGBT管Q1～Q6并联，二极管的阳极接于IGBT管发射极，阴极接于IGBT管集电极，IGBT管Q1集电极接于二极管D4阴极和电容C6一端，发射极与IGBT管Q2集电极相接，IGBT管Q2发射极与IGBT管Q7发射极和电容C6另一端相接，IGBT管Q3集电极与IGBT管Q1集电极相接，发射极接于IGBT管Q4集电极，IGBT管Q4发射极与IGBT管Q2发射极相连，IGBT管Q5集电极与IGBT管Q3集电极相连，发射极接于IGBT管Q6集电极，IGBT管Q6发射极与IGBT管Q4发射极相连。

三相输出母线U、V、W一端分别接于IBGT管Q5与Q6、Q3与Q4、Q1与Q2相连处，另一端接电机。

本实用新型的动作原理说明：

1)母线L、N提供交流电，压敏电阻RV1检测输入电压是否超过规定值，滤波电容C1、C2、C3吸收电路中的高频电网噪声。

2)在输入交流电VAC的正半周时，二极管D1导通，二极管D2截止，经过继电器RE1和电阻R1构成的软启动电路给电容C4充电，此时电容C5处于放电状态，二极管D3导通发光，输出直流电压为2√2VAC。

3)在输入交流电VAC的负半周时，二极管D2导通，二极管D1截止，经过继电器RE2和电阻R2构成的软启动电路给电容C5充电，此时电容C4处于放电状态，二极管D3导通发光,输出直流电压为2√2VAC。

4)经过整流滤波出来的直流电进入由6个IGBT管和6个续流二极管构成的逆变部分，通过控制IGBT管的开关顺序和开关时间，可以将直流电变成频率可变、电压可变的交流电，并由输出母线U、V、W输出到电机，电压波形为脉宽调制波。

5)吸收电容C6吸收IGBT管关断时产生尖峰电压，制动单元由二极管D4和IGBT管Q7构成，当电机快速制动时，其蕴含的势能会使得电动机进入再生发电状态，所发出的电能将被储存在中间环节的电容器中导致直流母线电压升高到变频器进行过压保护的水平，外接制动电阻消耗这部分能量，制动单元为放电电流流经制动电阻提供通路，制动电阻接在直流母线+极及PB端子间。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种单相升压变频器拓扑电路，其特征在于：包括倍压整流区、制动部分和直流逆变区,所述倍压整流区包括输入滤波部分、软启动部分、倍压整流部分以及电路保护部分；

输入滤波部分包括电容C1与电容C2，所述电容C1与电容C2并联，电容C1与电容C2并联之后与电容C3的一端串联，电容C3另一端接地，电容C1、C2另一端分别与N母线和L母线相接；

软启动部分包括两个继电器RE1、RE2以及两个电阻R1、R2，继电器RE1与电阻R1并联后接于母线一端，继电器RE2与电阻R2并联后接于母线另一端；

倍压整流部分包括二极管D1、D2以及电解电容C4、C5，二极管D1阳极与L母线相连，二极管D1阴极连接于继电器RE1一端，二极管D2的阴极接L母线后与二极管D1的阳极端连接，二极管D2的阳极接于继电器RE2一端，电解电容C4的阳极端接于继电器RE1一侧，阴极接于N母线，电解电容C5的阳极接于N母线，阴极与继电器RE2一侧相接。

2.根据权利要求1所述的单相升压变频器拓扑电路，其特征在于：所述电路保护部分包括压敏电阻RV1、发光二极管、检测电阻R5、两个均压电阻R3和R4，压敏电阻RV1接于输入端，压敏电阻RV1的两端分别与两母线相连，发光二极管D3的阳极接于电解电容C4的阳极，发光二极管D3的阴极与电阻R5相接，电阻R5的另一端接于电解电容C5阴极处，均压电阻R3、R4分别与电解电容C4、C5并联。

3.根据权利要求1所述的单相升压变频器拓扑电路，其特征在于：所述制动部分包括二极管D4、PB端子和IGBT管Q7，二极管D4阴极接于母线，阳极与IGBT管Q7集电极相连，IGBT管Q7发射极接于另一端母线，PB端子接于二极管D4阳极与Q7集电极的连接处。

4.根据权利要求1所述的单相升压变频器拓扑电路，其特征在于：所述直流逆变区包括吸收电容C6、6个IGBT管和6个续流二极管,其中6个续流二极管D5～D10分别与6个IGBT管Q1～Q6并联，电容C6两端分别相接于二极管D4阴极和IGBT管Q7的发射极，三相输出母线U、V、W一端分别接于IBGT管Q5与IBGT管Q6、IBGT管Q3与IBGT管Q4、IBGT管Q1与IBGT管Q2的相连处，三相输出母线U、V、W的另一端接电机。