具备自稳压功能的高效率低谐波双向电梯能量回收变流器的制作方法

本发明涉及电力电子，具体为具备自稳压功能的高效率低谐波双向电梯能量回收变流器。

背景技术：

1、电梯能量回收变流器是电梯控制系统的重要组成部分，能够实现交流电与直流电之间的变换。一方面，在电梯上升阶段，需要从电网吸收能量，电能转换为机械能，给电梯运行提供电能；另一方面，在电梯下降阶段，机械能转换为电能，向电网释放能量，实现节能的作用。由于二极管的单向导电性，无法实现能量双向流动，因此不适合作为能量双向流动的电梯能量回收变流器。

2、但传统两电平变流器的器件电压应力大，输出电流谐波含量大。应该改进变流器拓扑提升输出电压电平数，降低输出电流谐波。但传统多电平变流器直流母线存在串联电容，容易造成电容电压分配不均衡的问题，需要采取有效措施进行均压处理，否则会增加输出电流谐波，甚至导致电梯能量回收变流器系统不稳定。

3、传统硅功率开关器件经过多年开发应用，技术非常成熟，但性能已经接近物理极限，其开关损耗和通态损耗较大，导致电梯能量回收变流器的效率较低。综上所述，亟需提出能够实现能量双向流动、电流谐波低、高效率的电梯能量回收变流器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供具备自稳压功能的高效率低谐波双向电梯能量回收变流器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、双向电梯能量回收变流器主电路包括稳压电路、双向电梯能量回收变流电路和交流侧中点生成电路；

3、所述稳压电路能够保证直流母线电容电压均衡，使变流器具有自稳压功能；

4、所述双向电梯能量回收变流电路用于电梯系统的电能回收，能够在电梯上行和下行过程中，将电机产生的再生能量回收并反馈到电网或存储设备中；

5、所述交流侧中点生成电路用于双向变流器的中点电位平衡控制；该电路的提供一个稳定的中点电位，以实现对称的正负直流母线电压，并且平衡负载；

6、所述稳压电路中电阻的一端与所述双向电梯能量回收变流电路中的碳化硅功率开关器件的一端相连，所述稳压电路中电阻的另一端与所述双向电梯能量回收变流电路中的碳化硅肖特基二极管的阳极相连；所述双向电梯能量回收变流电路中的隔离电感和的一端依次串联电阻、单相电网和滤波电感与所述交流侧中点生成电路中制造交流中性点的电容和相连。

7、所述稳压电路包括稳压电路输入电压、构成稳压电路的碳化硅功率开关器件、二极管、电感、的驱动脉冲信号、稳压电路滤波电容和电阻；

8、所述稳压电路输入电压的正极与所述漏极相连，所述源极与二极管的阴极和电感的一端相连；为的驱动脉冲信号，用于控制的开通和关断；与并联在稳压电路中，稳压电路输出端并联在直流母线电容两侧。

9、所述双向电梯能量回收变流电路包括直流母线总电压、直流母线电容、与、碳化硅功率开关器件、、、、与、碳化硅肖特基二极管、、、、与、电阻和隔离电感、、、、与；

10、所述直流母线总电压上往下依次串联直流母线电容、和；漏极与正极端和阴极端相连，源极与、、以及阴极端相连于；漏极与阴极端相连，源极与负极端相连；漏极与阴极端相连，源极与一端相连；漏极与负极端相连，源极与阴极端相连；源极与一端相连，漏极与阴极端相连；漏极与一端相连，源极与负极端相连；阳极端与、和相连；阳极端与一端相连；阳极端与阳极端相连；阳极端与一端相连；阳极端与负极端相连；阳极端与直流母线电容负极端相连；和与相连，交于点；、和相连，交于点；与的另一端相连，从左到右依次串联、与。

11、所述交流侧中点生成电路包括制造交流中性点的电容与和电阻与；

12、所述电容正极端与阴极端相连，负极端与另一端相连；和分别并联在和两侧。

13、所述单调制波生成模块用于对信号进行限幅和选择来得到单调制波；

14、所述单调制波分裂模块用于将单一调制波信号分裂成多个分量信号；

15、脉冲生成模块是用于产生驱动脉冲信号；

16、所述单载波调制是一种基本的数字调制技术，其中传输的数据调制到一个单一的载波频率上；单载波调制在频域中只占用一个频带。

17、所述单载波调制具体为：

18、为单相正弦调制波，为单调制波，、和为三个分裂调制波，、、、、和为功率开关器件的驱动信号；

19、单相正弦调制波经过单调制波生成模块得到单调制波；单调制波再经过单调制波分裂模块就能得到三个分裂调制波、和；、和送入脉冲生成模块就得到功率开关器件的驱动信号、、、、和。

20、所述单调制波生成模块包括限幅值saturation单元和选择开关switch单元；

21、所述限幅值saturation单元用于通过给定信号的上限值和下限值将输入的信号限定在给定范围内，对于超出上限或下限的信号，则输出限幅值的上限或下限；

22、所述限幅值saturation单元中三个限幅单元限幅值上限均为0.5，下限均为-0.5。

23、所述选择开关switch单元含有上下两个信号输入端“＋”端和“－”端、比较信号输入端i端和信号输出端o端；当i端收到的比较信号大于等于后面的数值时，o端输出，“＋”端收到的信号；当i端收到的比较信号小于后面的数值时，o端输出，“－”端收到的信号；为辅助调制波；

24、switch1与switch2的比较端输入信号均为单相正弦调制波；经过saturation2之后，得到switch1的“＋”端输入信号，加“1”之后经过saturation3得到switch1的“－”端输入信号；switch1输出的信号连接到switch2的“－”端，减“1”之后经过saturation1得到switch2的“＋”端输入信号，switch2输出的信号即为单调制波。

25、所述单调制波分裂模块包括单相正弦调制波、选择开关switch3、switch4、switch5与switch6、分裂调制波、与、单调制波和辅助调制波；

26、所述选择开关switch3、switch4和switch5的比较端输入信号均为单相正弦调制波，选择开关switch6的比较端输入信号为辅助调制波；switch3的“＋”端输入信号为单调制波，“－”端输入信号为-0.5，输出信号为分裂调制波；switch4的“＋”端输入信号为0.5，“－”端输入信号为单调制波，输出信号为辅助调制波；switch5的“＋”端输入信号为0.5，“－”端输入信号为单调制波，输出信号为分裂调制波；switch6的“＋”端输入信号为，“－”端输入信号为-0.5，输出信号为分裂调制波。

27、所述脉冲生成模块包括单载波、分裂调制波、分裂调制波、分裂调制波、三个判断单元和驱动信号、、、、和；

28、当时，为高电平，当时，为低电平；当时，为低电平；当时，为高电平；

29、当时，为高电平，当时，为低电平；当时，为低电平；当时，为高电平；

30、当时，为高电平，当时，为低电平；当时，为低电平；当时，为高电平。

31、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

32、1.本发明提出的电梯能量回收变流器，能够实现能量的双向流动，既能在电梯上升阶段从电网吸收能量，又能在电梯下降阶段向电网释放能量，起到节能的目的。

33、2.本发明提出的电梯能量回收变流器直流母线电容电压具有自稳压作用，能够保证直流母线电容电压均衡，并且采用了多电平拓扑，输出电压的电平数多，能够有效降低输出电流谐波，有效降低了对电网的影响。

34、3.本发明提出的电梯能量回收变流器直流母线电容电压具有自稳压作用，输出电压的电平数多，能够有效降低输出电流谐波，有效降低了对电网的影响。