[實用新型]高壓電機并聯斬波和雙逆變調速節能控制裝置

無效

• 申請號: 200820161443.9
• 申請日: 2008-09-28
• 公開（公告）號: CN201282446Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 張建興;殷祥芬
• 申請（專利權）人: 江蘇方程電力科技有限公司
• 主分類號: H02P27/05
• 分類號: H02P27/05;H02M3/155;H02M7/521
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所
• 代理人: 唐紉蘭

(一)技術領域

本實用新型涉及一種高壓電動機絕緣柵雙極晶體管(IGBT)并聯斬波式雙逆變調速技術。廣泛應用于電力、水泥及冶金等行業的風機水泵類負載的繞線式電動機無級調速，特別適合于繞線式電機的調速技術改造項目。屬于機電技術領域。

(二)背景技術

風機、水泵的應用范圍極廣，其年耗電量約占總用量的43％。目前，這類設備大多不能調速，只能采用閥門或擋風板來調節流量以滿足負荷變化的要求。在低壓系統中，變頻調速技術已經相當成熟，完全可以滿足國內調速市場的需要。而在大功率(≥250kW)高壓系統中，變頻調速和高頻斬波內反饋調速是目前比較常用的調速方式。

變頻調速串接在電源和電動機之間，因此要承受電動機的全部功率，變頻調速裝置通過改變定子頻率和電壓來調節電動機轉速，而大功率電機供電電壓高(3-10kV)，目前電力電子器件的耐壓制造水平低，變頻器承受較高的電壓，大量的電力電子器件串聯運行，結構復雜。

內反饋調速屬于串級調速的范疇，有移相式和斬波式兩種控制方式。高頻斬波內反饋調速是電動機轉子側接不可控整流，轉子輸出能量經過整流變化輸出，通過斬波器進行脈寬調制升壓，然后通過晶閘管逆變裝置，將電動機轉差率反饋到電動機的附加繞組。其中關鍵技術就是斬波變流控制。移相式內反饋調速，產生大量的感性無功功率和高次諧波電流，斬波控制從根本上解決了移相控制的缺點，固定晶閘管逆變器的相角，通過IGBT斬波開關的通斷，控制反饋功率的大小，因而以較小功率的低壓設備控制全功率的高壓電動機，功率因數提高，諧波分量減少。但是在電動機功率較大時，受目前絕緣柵雙極晶體管單管容量的限制，單只絕緣柵雙極晶體管組成的斬波開關不能滿足要求，需要兩只甚至多只絕緣柵雙極晶體管并聯(如圖2所示)，并聯后的電路存在著分流后的均流的問題，直接并聯運行的絕緣柵雙極晶體管斬波控制方式嚴重降低了系統的可靠性。

對于基建項目，采用高頻斬波內反饋調速和變頻調速都是可行的方案。對于改造項目，如原負載電動機是鼠籠式的，可以采用變頻調速方案，如采用高頻斬波內反饋調速，需要更換成內反饋電動機，原來的鼠籠電機報廢，增加了大量的投資，另外，更換后的電動機同原電動機安裝尺寸不匹配，還需要改造電動機安裝基礎，工程量較大。

在水泥、冶金等高耗能行業，存在著大量的繞線式電動機，這部分電機在進行節能改造時，如果采用變頻調速方案，需要把電動機的轉子引線短接，但是如果變頻器運行中出現故障，電動機改為工頻運行時，由于轉子短接后的電動機不能直接啟動(繞線式電動機正常啟動時，需要在轉子回路串入電阻實現軟啟動)，需要重新把原來的繞線電機啟動系統恢復，影響正常的生產并且工程投資和工程量大。如果采用傳統的串級調速方式，通過逆變變壓器向電網反饋能量，雖然可以通過斬波控制減少逆變變壓器的容量，功率因數有所提高，但是由于沒有了內反饋調節線圈的繞組分布消除諧波的效果，以及與高壓電源的隔離作用，傳統的串級斬波調速方式存在著對電網的諧波影響大的問題。

(三)發明內容

本實用新型的第一目的在于克服原串級調速電路中絕緣柵雙極晶體管并聯時的均流問題，提供一種可以保證每路并聯回路的絕緣柵雙極晶體管電流的大小基本一致的高壓電機并聯斬波和雙逆變調速節能控制裝置。

本實用新型的第二目的在于對于繞線式電動機調速改造項目，克服采用高頻斬波內反饋調速需要更換成內反饋電動機的缺點，以及采用高壓變頻需轉子繞組短接但無法直接工頻啟動的缺點，可以保留原電動機，提供一種可以通過逆變變壓器同時能夠降低諧波影響，不用再增加濾波裝置的高壓電機并聯斬波和雙逆變調速節能控制裝置。

本實用新型的第三目的在于可以實現多臺調速裝置的并聯運行的高壓電機并聯斬波和雙逆變調速節能控制裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種高壓電機并聯斬波和雙逆變調速節能控制裝置，其特征在于所述控制裝置包括并聯斬波器和雙重逆變器，