[實用新型]三相交流電動機三相交流截波變頻調速裝置

無效

• 申請號: 200720037145.4
• 申請日: 2007-04-26
• 公開（公告）號: CN201051736Y
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 陳躍;朱雷平;張建化;夏曉雷
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本三相電動機變頻調速裝置主要是針對低速運轉的大功率電動機設計的，主要用來降低轉速。采用直接將三相交流電按規律截除部分波形，并用電容電路將相鄰波形連接起來，形成新的頻率降低后的波形，采用這種新的波形直接驅動電動機，可以將轉速降為原來的三分之一，五分之一，七分之一等，不是無級調速，適合于大功率低速運轉的電動機。

背景技術

三相電動機交流變頻調速技術是從20世紀80年代隨著電力電子器件的發展而發展起來的，盡管以前人們一直期望采用變頻技術實現電動機的調速，但由于無觸點開關及半導體開關器件無法承受大的電壓電流而一直無法很好地實現。新的大功率電力電子器件的出現并且制造工藝日趨成熟，變頻調速技術也得到了很大的發展并得到廣泛的應用。

當前三相電動機變頻調速的方法主要是采用交流-直流-交流的方法，即將三相交流電通過三相整流電路變換為直流電，再采用逆變電路將直流電變換為頻率可調的交流電，實現變頻調速。此種變頻調速方法可以在一定范圍內實現無級調速，滿足大部分的工業使用要求。但是變頻裝置本身成本比較高，控制電路和控制程序比較復雜，實時運算量大，需要采用高性能的工業級微處理器來實現。而重工業使用的大功率電動機往往都是在很低的速度下運轉，比如水泥廠的球磨機，礦山設備電機，轉速往往只有每分鐘幾十轉到幾百轉，經常采用的減速方法是減速機，雖然減速機可以提高轉矩，但減速機本身要消耗掉很大一部分功率，甚至達到50％以上，因此有很大的浪費。采用變頻器成本太高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種三相交流電動機三相交流截波變頻調速裝置，該裝置較已有變頻器成本低，可以直接將交流電變頻驅動電動機。

本實用新型是以如下技術方案實現的：三相交流電的三相A、B、C相都是正弦電流，波形完全一樣，只是相位依次滯后120°，如圖1所示。我們取出其中一相六個周期進行分析，如圖2中(a)圖所示，如果將第一個周期的負半周和第三個周期的正半周(涂黑處)去掉，就得到如圖2(c)所示波形，由圖可以看出，兩個正半周之間產生了波形空缺，兩個負半周之間也產生了波形空缺，如果采取一定的措施，將空缺處波形進行補充，使得波形連續，則得到的新波形近似于正弦波形，而周期卻變為原來的三倍，即頻率變為原來的1/3。用這種波形直接驅動交流電動機可以得到原來轉速的1/3。如果采用類似的方法把后續的波形去掉，則可以得到原來轉速的1/5，1/7，1/9等等，可以有效地降低轉速。

為了實現波形的連續，這里采用大容量電容的充放電原理來實現，即用大容量電容來解決波形填充問題。在沒被截掉的波形到來時同時對電容充電，空缺處電容放電向電動機提供電流，直到下一個波形到來。填充后的波形如圖2(d)所示。由于正波形和負波形的是自然連接，所以電流正負轉換時電動機沒有沖擊。

一種交流電動機三相交流截波變頻調速裝置，包括依次連接的降壓變壓器、交流電過零檢測電路、單片機，接口電路，其特征是，還包括連接在單片機與三相電動機之間的截波變頻調速主電路，截波變頻調速主電路包括兩個單片機控制的場效應管Q1、Q2，電阻R2、R4、電容C1、C2組成的實現正弦波形空缺處波形填充的充放電電路，控制充放電電路的雙向晶閘管TRIAC2和TRIAC1；單片機3的控制引腳通過光電耦合器與場效應管Q1的柵極連接，同時通過反相器7和場效應管Q2連接，使場效應管Q1和場效應管Q2某一時刻只有一個導通；電阻R2和R3分別與場效應管Q1和場效應管Q2的柵極與發射極連接，用來對節電容放電，使場效應管能夠順利關斷；場效應管Q1的發射極和場效應管Q2的集電極同時和交流電導線相連，作為交流輸入通路；單片機引腳與雙向晶閘管TRIAC2和雙向晶閘管TRIAC1的控制極相連，用來控制雙向晶閘管TRIAC2和雙向晶閘管TRIAC1的開關；場效應管Q1的集電極和場效應管Q2的發射極同時與電動機的一相相連，輸入驅動電動機電流；電阻R2和R4分別與雙向晶閘管TRIAC2和雙向晶閘管TRIAC1的一端相連，再與電容C1和C2的正端相連，電容C1和C2的負端與電動機A相的另一端相連形成可控制充放電回路。

工作過程：交流電的正半周通過場效應管Q2向電動機繞組供電，同時控制雙向晶閘管TRIAC2開通，正半周同時向電容C2充電，在正半周即將結束時電容C2放電向繞組供電，使得電動機供電不中斷，下一個半周繼續充電，如此循環工作。

交流電的負半周到來時，場效應管Q1開通，向電動機繞組供電，同時向C1充電，在負半周即將結束時電容C1放電向繞組供電，使得電動機供電不中斷，下一個半周繼續充電，如此循環工作。