[發(fā)明專利]三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制裝置及控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110370145.7
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102412766A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔學(xué)深;朱亮;龐繼偉;石朋飛
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02P1/32
• 分類號: H02P1/32
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

1.一種三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制裝置，其特征在于，包括檢測單元、單片機(jī)控制單元、驅(qū)動控單元、觸發(fā)單元、接觸器、可控硅、主電路其它元件及接線；檢測單元與單片機(jī)單元相連，為單片機(jī)采集和處理電氣模擬量信號；單片機(jī)控制單元輸出命令至驅(qū)動控制單元，再分別去控制接觸器和可控硅；接觸器與可控硅開關(guān)串聯(lián)后與電動機(jī)三相繞組相連，構(gòu)成星型連接和角型連接，并控制星接和角接的軟切換；主電路其它元件及接線首端連接三相交流電源，接至接觸器和可控硅，最后連接電動機(jī)繞組，另外還將交流電源變?yōu)橹绷麟娫唇o單片機(jī)單元和驅(qū)動控制單元供電；

檢測單元：由電壓互感器和電流傳感器組成，用于實(shí)時采集和處理電動機(jī)電壓和電流信號；

驅(qū)動單元包含由繼電器模塊和功率放大元件，用來驅(qū)動接觸器線圈控制開關(guān)的吸合和分?jǐn)啵?/p>

觸發(fā)單元包含脈沖發(fā)生器件、門電路和功率器件，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖用于控制可控硅開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；

接觸器由角接接觸器KM1和星接接觸器KM2構(gòu)成；

可控硅由六對可控硅開關(guān)構(gòu)成，用于角型連接的三對可控硅用SCR1表示，用于星型連接的三對可控硅用SCR2表示；

接觸器KM1和三對可控硅開關(guān)SCR1串聯(lián)，再與電動機(jī)繞組形成內(nèi)角接，進(jìn)而通過對SCR1的系列觸發(fā)控制實(shí)現(xiàn)角接軟切換；接觸器KM2和可控硅開關(guān)SCR2串聯(lián)，再與電動機(jī)繞組形成星接，通過對SCR2的系列觸發(fā)控制實(shí)現(xiàn)星接軟切換；

在接觸器線圈和驅(qū)動單元的連接電路中，角接接觸器KM1和星接接觸器KM2之間是互鎖的，從而間接實(shí)現(xiàn)了SCR1和SCR2的互鎖，避免了由于可控硅的誤觸發(fā)而導(dǎo)致主電路相間短路，提高了裝置的安全性和可靠性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)控制單元采用任何8位以上的通用單片機(jī)芯片；單片機(jī)控制單元還包括A/D轉(zhuǎn)化單元，將檢測單元檢測到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)化成單片機(jī)能處理的數(shù)字信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制裝置，其特征在于，所述的可控硅開關(guān)元件為雙向晶閘管、反并聯(lián)晶閘管、GTO、IGBT或IGCT。

4.一種采用權(quán)利要求1所述的裝置三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制方法，其特征在于，包括星接軟切換控制模式和角接軟切換控制模式兩種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制方法，其特征在于，所述的星接軟切換控制模式：檢測單元檢測三相電動機(jī)的電流和電壓信號，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，單片機(jī)分析計算電動機(jī)負(fù)載率β和星角切換臨界負(fù)載率β_c。如果β＜β_c，單片機(jī)控制單元給觸發(fā)單元發(fā)信號，控制可控硅SCR1關(guān)斷，給驅(qū)動單元信號，控制接觸器KM1關(guān)斷，KM2閉合，之后按照星接軟切換觸發(fā)控制策略觸發(fā)導(dǎo)通可控硅SCR2，使三相電動機(jī)由角接向星接進(jìn)行軟切換。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制方法，其特征在于，所述的星接軟切換觸發(fā)控制策略如下：

單片機(jī)檢測到電源線電壓U_BC的過零點(diǎn)之后，延時α_Y0角度開始對SCR2實(shí)施系列觸發(fā)控制，使三相按照V2W2-U2V2W2-U2V2-U2V2W2-U2W2-U2V2W2-的順序?qū)ǎ陂g逐步調(diào)整觸發(fā)角度從α₁到α_n，使磁鏈控制到星接繞組電壓220V所對應(yīng)的大小，最終結(jié)束于U2V2W2的三相可控硅開關(guān)完全導(dǎo)通。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制方法，其特征在于，所述的角接軟切換控制模式：在電動機(jī)的星角變換節(jié)能控制過程中，如果三相繞組處于星接運(yùn)行狀態(tài)。檢測單元檢測三相電動機(jī)的電流和電壓信號，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，單片機(jī)分析計算電動機(jī)負(fù)載率β和星角切換臨界負(fù)載率β_c。如果β＞β_c，單片機(jī)控制單元給觸發(fā)單元發(fā)信號，控制可控硅SCR2關(guān)斷，給驅(qū)動單元信號，控制接觸器KM2關(guān)斷，KM1閉合，之后按照角接軟切換觸發(fā)控制策略觸發(fā)導(dǎo)通可控硅SCR1，使三相電動機(jī)由星接向角接進(jìn)行軟切換。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三相電動機(jī)繞組星角軟切換全固態(tài)控制方法，其特征在于，所述的角接軟切換觸發(fā)控制策略如下：

單片機(jī)檢測到電源線電壓U_BC的過零點(diǎn)之后，延時α_D0角度開始對SCR1實(shí)施系列觸發(fā)控制，使三相按照V1U2、W1V2-U1W2、V1U2、W1V2-U1W2、V1U2-U1W2、V1U2、W1V2-U1W2、W1V2-U1W2、V1U2、W1V2-的順序?qū)ǎ陂g逐步調(diào)整觸發(fā)角度從α₁到α_n，使磁鏈控制到角接繞組電壓380V所對應(yīng)的大小，最終結(jié)束于U1W2、V1U2、W1V2的三相可控硅開關(guān)完全導(dǎo)通。