[發(fā)明專(zhuān)利]多相電機(jī)變頻調(diào)速器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810061243.0
• 申請(qǐng)日: 2008-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101252339A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃進(jìn);高冬青;嚴(yán)偉燦;王建喬;王海龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司;杭州臥龍電氣研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P27/06
• 分類(lèi)號(hào): H02P27/06
• 代理公司: 浙江翔隆專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 戴曉翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多相電機(jī)變頻調(diào)速器，屬電機(jī)變頻調(diào)速裝置的制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

受一百多年來(lái)電網(wǎng)三相、正弦波供電的限制，目前人們?cè)谠O(shè)計(jì)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)仍然將三相、正弦波供電作為設(shè)計(jì)的限制條件，因此變頻器、電機(jī)都是按照三相和正弦波型供電的要求來(lái)設(shè)計(jì)的。這樣，在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中就必須采用3kV-10kV的中壓變頻器和電機(jī)。但受電力電子器件技術(shù)水平的限制，目前市場(chǎng)上的電力電子器件僅適合于在電壓為1000V以下、電流在2000A以下的三相變頻器中應(yīng)用。為滿(mǎn)足大功率電機(jī)3-10kV供電電壓的需要，就必須采用級(jí)聯(lián)多電平或鉗位多電平的方案，導(dǎo)致變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、可靠性低，限制了大功率變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理，能在降低成本的同時(shí)有效提高可靠性的多相電機(jī)變頻調(diào)速器。

本發(fā)明為多相電機(jī)變頻調(diào)速器，包括變壓器，三相不控整流橋，電抗器，電容，帶控制系統(tǒng)的逆變系統(tǒng)，多相交流電機(jī)，其特征在于變壓器的原邊與三相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋的輸入端連接，三相不控整流橋的輸出端正電位連接電抗器的一端，電抗器的另一端與電容的正極連接，并與逆變系統(tǒng)的輸入端正極連接，三相不控整流橋的輸出端負(fù)電位與電容的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)的輸入端負(fù)極連接，逆變系統(tǒng)的輸出端與多相電機(jī)定子繞阻的接線(xiàn)端子分別依次連接。

所述的逆變系統(tǒng)內(nèi)還可設(shè)置五個(gè)或者五個(gè)以上的逆變橋臂單元，各個(gè)逆變橋臂單元的結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)或多電平結(jié)構(gòu)。

所述的逆變系統(tǒng)內(nèi)還可增設(shè)一個(gè)或多個(gè)電容單元。

所述多相電機(jī)的定子繞組可根據(jù)逆變系統(tǒng)內(nèi)所采用的逆變橋臂單元的數(shù)量采用相應(yīng)的相數(shù)，構(gòu)成相數(shù)大于三的多相交流電機(jī)。

由于電力電子技術(shù)的應(yīng)用，電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的相數(shù)和供電波形已不再是限制條件，而是設(shè)計(jì)自由度。人們可以充分利用這些自由度來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。本發(fā)明通過(guò)采用多相結(jié)構(gòu)，解決實(shí)現(xiàn)大功率與目前電力電子器件制造水平間存在的矛盾，在不增大或少增大輸出電壓、電流等級(jí)的前提下實(shí)現(xiàn)大功率調(diào)頻調(diào)速，使得大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)化、對(duì)器件特性要求降低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而在降低其成本的同時(shí)提高其可靠性。本發(fā)明適用于廠礦、艦船動(dòng)力、冶金、高速列車(chē)、大型電梯、電動(dòng)機(jī)車(chē)的電力拖動(dòng)等方面。應(yīng)用范圍廣，可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述逆變系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述多相電機(jī)的原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明主要由變壓器1、三相不控整流橋2、電抗器3、電容4、帶控制系統(tǒng)6的逆變系統(tǒng)5、多相交流電機(jī)7等構(gòu)成，變壓器1的原邊與三相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋2的輸入端連接，三相不控整流橋2的輸出端正電位連接電抗器3的一端，電抗器3的另一端與電容4的正極連接，并與逆變系統(tǒng)5的輸入端正極連接，三相不控整流橋2的輸出端負(fù)電位與電容4的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)5的輸入端負(fù)極連接，逆變系統(tǒng)5的輸出端與多相電機(jī)7定子繞阻的接線(xiàn)端子分別依次連接。變壓器1、三相不控整流橋2等利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)。

根據(jù)系統(tǒng)功率等級(jí)的不同，變壓器1副邊可采用一組、兩組或者更多組的三相繞組。采用多脈整流技術(shù)，減少諧波對(duì)電網(wǎng)端的污染。

逆變系統(tǒng)5由數(shù)個(gè)逆變橋臂單元8及電容單元9連接組成。逆變橋臂單元8的數(shù)量根據(jù)輸出相位數(shù)的不同而不同。根據(jù)系統(tǒng)功率等級(jí)不同，逆變系統(tǒng)5可采用五及五個(gè)以上的逆變橋臂單元8，各逆變橋臂單元可以是兩電平或多電平結(jié)構(gòu)，多相電機(jī)7的定子繞組10也采用相應(yīng)數(shù)量的相數(shù)。

采用如IGBT等的性?xún)r(jià)比高的耐壓為1600-3300V的電力電子全控器件，實(shí)現(xiàn)從數(shù)百千瓦至數(shù)萬(wàn)千瓦寬功率范圍的大功率變頻調(diào)速，使之有較好的容錯(cuò)能力，即系統(tǒng)在一相或多相因故障退出運(yùn)行時(shí)仍可通過(guò)適當(dāng)降載保持穩(wěn)定運(yùn)行的高可靠性。

系統(tǒng)與外部的聯(lián)系通過(guò)控制系統(tǒng)內(nèi)上位控制機(jī)實(shí)現(xiàn)，上位控制機(jī)將系統(tǒng)工作指令送達(dá)控制系統(tǒng)內(nèi)的控制器，并鑒別來(lái)控制系統(tǒng)內(nèi)自檢測(cè)單元的故障之類(lèi)別從而控制系統(tǒng)的啟停。上位控制機(jī)同時(shí)負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

控制系統(tǒng)內(nèi)控制器實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制的控制算法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電流環(huán)和速度的閉環(huán)控制，該算法同時(shí)是一種冗余的算法，即在一相或多相退出運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)整各相給定電壓值，維持多相電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的容錯(cuò)運(yùn)行。這樣系統(tǒng)在一個(gè)或數(shù)個(gè)逆變橋臂單元故障時(shí)，只需降載運(yùn)行，無(wú)須停機(jī)，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

本發(fā)明的工作原理：系統(tǒng)上電后，三相不控整流橋2通過(guò)電抗器3給電容4充電，上位控制器檢測(cè)，確認(rèn)電容4的電壓正常后，在設(shè)定運(yùn)行參數(shù)并給出運(yùn)行指令后，多相電機(jī)變頻調(diào)速器采用一種基于多相PWM調(diào)制的控制算法，控制器給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變系統(tǒng)5各逆變橋臂單元8，從而控制電能向多相電機(jī)7流動(dòng)，多相電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)做功。故障檢測(cè)單元隨時(shí)檢測(cè)逆變系統(tǒng)5、多相電機(jī)7及控制系統(tǒng)6的運(yùn)行情況，若發(fā)現(xiàn)有故障則將故障信號(hào)送至控制器，位控制器根據(jù)故障類(lèi)型作出相應(yīng)處理并顯示。