[發(fā)明專利]復(fù)合斬波帶快速過流保護(hù)的串級(jí)調(diào)速裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210120630.3
• 申請(qǐng)日: 2012-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN102638222A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江友華;曹以龍;唐忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): H02P27/08
• 分類號(hào): H02P27/08;H02H7/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種串級(jí)調(diào)速裝置，特別涉及一種復(fù)合斬波帶快速過流保護(hù)的串級(jí)調(diào)速裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)電力資源非常短缺的國(guó)家，節(jié)能作為一項(xiàng)重要的技術(shù)政策，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。風(fēng)機(jī)和水泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中應(yīng)用的數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)和水泵的耗電量占到整個(gè)工業(yè)用電量的40％以上，而風(fēng)機(jī)、水泵一般在運(yùn)行中都要進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，相應(yīng)的流量也要跟蹤調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是調(diào)節(jié)入口或出口的閥門開度，使得風(fēng)機(jī)、水泵用電量的30%-40％消耗在調(diào)節(jié)閥門及管網(wǎng)壓降上，這是一種效益差、能耗大、設(shè)備損壞快、維修量大、運(yùn)行費(fèi)用高的落后辦法，不僅造成了電能的巨大浪費(fèi)，而且與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)也有相當(dāng)大的差距。如果對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行調(diào)速，則可以取得很好的節(jié)能效果，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前比較有發(fā)展前景的高壓大功率調(diào)速技術(shù)應(yīng)該是串級(jí)調(diào)速技術(shù)和高壓變頻技術(shù)，其中串級(jí)調(diào)速技術(shù)是從電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，而高壓變頻調(diào)速技術(shù)是直接從定子側(cè)來調(diào)速，兩者各有千秋。但是對(duì)于那些調(diào)速性能要求不高，調(diào)速范圍不寬的高壓大功率風(fēng)機(jī)、水泵，串級(jí)調(diào)速是一種比較經(jīng)濟(jì)可行的調(diào)速方案。然而傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)存在功率因數(shù)低、諧波含量大等缺點(diǎn)，并且目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的內(nèi)饋斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的斬波器大多采用開環(huán)控制，其動(dòng)態(tài)性能不好，轉(zhuǎn)子整流電流不可控，容易發(fā)生過流故障，使得裝置的可靠性降低，這些都影響了串級(jí)調(diào)速在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載調(diào)速場(chǎng)合的推廣應(yīng)用。

目前關(guān)于串級(jí)調(diào)速裝置的已公開的專利大致有以下幾類：

（1）傳統(tǒng)型：這種類型主電路拓?fù)渲饕烧髂K，逆變模塊構(gòu)成，沒有斬波模塊，其功率因數(shù)比較低，直流脈動(dòng)也大，如專利CN02109096.3所公開的定子雙繞組內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速高壓電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速控制裝置。

（2）開環(huán)控制型：這種類型主電路雖然也帶有斬波環(huán)節(jié)，但是其不足是采用開環(huán)控制，容易發(fā)生過流保護(hù)，且斬波環(huán)節(jié)不是采用移相控制，直流電流脈動(dòng)大。如專利02260070所公開的內(nèi)反饋式高頻斬波交流調(diào)速裝置。

（3）閉環(huán)控制型：這種類型主電路斬波器帶有閉環(huán)控制，但是由于其電流環(huán)采用兩點(diǎn)式滯環(huán)控制，IGBT開關(guān)頻率不固定，有的高達(dá)好幾千赫玆，開關(guān)損耗比較大，散熱比較難。如專利200710122573?所公開的IGBT逆變器中壓電動(dòng)機(jī)斬波式雙DSP數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)。

（4）逆變顛覆保護(hù)型：這種類型在有源逆變器直流側(cè)串聯(lián)IGBT來防止逆變顛覆，后端全部采用IGBT來構(gòu)成有源逆變器，不僅控制比較復(fù)雜，而且其成本比較高，接近高壓變頻器成本，因此在價(jià)格上不占有優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在串級(jí)調(diào)速裝置功率因數(shù)低、諧波含量大的問題，提出了一種復(fù)合斬波帶快速過流保護(hù)的串級(jí)調(diào)速裝置,其具有斬波電流脈動(dòng)小、調(diào)速平穩(wěn)、快速過流及掉電故障保護(hù)的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種復(fù)合斬波帶快速過流保護(hù)的串級(jí)調(diào)速裝置，包括內(nèi)饋電機(jī)、串級(jí)調(diào)速裝置和控制模塊，內(nèi)饋電機(jī)包括定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組和調(diào)節(jié)繞組，串級(jí)調(diào)速裝置包括整流部分、斬波部分和逆變部分，內(nèi)饋電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電流分別依次經(jīng)過串級(jí)調(diào)速裝置包括整流部分、斬波部分和逆變部分后輸出返回到內(nèi)饋電機(jī)的調(diào)節(jié)繞組，串級(jí)調(diào)速裝置的斬波部分輸出的電流信號(hào)和來自測(cè)速接近開關(guān)從內(nèi)饋電機(jī)處取得的速度信號(hào)同時(shí)送入控制模塊,?控制模塊根據(jù)速度和電流雙閉環(huán)控制算法以及錯(cuò)相控制法產(chǎn)生的錯(cuò)相的斬波脈沖到串級(jí)調(diào)速裝置的斬波部分，同時(shí)有源逆變脈沖信號(hào)到串級(jí)調(diào)速裝置的逆變部分。

所述串級(jí)調(diào)速裝置斬波部分由兩個(gè)斬波模塊并聯(lián)而成，每個(gè)斬波模塊由電感、絕緣柵雙極晶體管、吸收二極管和輸出二極管組成，串聯(lián)的電感和絕緣柵雙極晶體管接整理部分輸出兩端，吸收二極管并聯(lián)在絕緣柵雙極晶體管兩端，串聯(lián)的電感和絕緣柵雙極晶體管中間連接點(diǎn)經(jīng)過輸出二極管接逆變部分，斬波部分輸出和逆變部分輸入端并聯(lián)有儲(chǔ)能電容。

所述逆變部分為有源逆變器，由三組串聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管和可控硅晶體管并聯(lián)組成，三個(gè)絕緣柵雙極晶體管上都并聯(lián)吸收二極管，三個(gè)絕緣柵雙極晶體管和可控硅晶體管的連接點(diǎn)接所述內(nèi)饋電機(jī)的調(diào)節(jié)繞組。