[實用新型]基于雙PWM變頻式雙饋電機的升降機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220458761.8
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN202978810U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱永強;邱楊;李巖松;帥旗;徐延明;金穎;王治宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04;H02P21/00;H02P3/18;H02J3/38;B66B11/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于升降機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙PWM變頻式雙饋電機的升降機構(gòu)，適用于升降式電梯、礦井提升機領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，絕大多數(shù)升降式電梯、礦井提升機均采用變壓變頻(VVVF)調(diào)速技術(shù)，即由二極管等不可控整流器件對交流電源進行整流，經(jīng)過中間電容的濾波穩(wěn)壓，最后通過?PWM?控制逆變器輸出電壓頻率可變的交流電給電梯曳引機，從而控制電梯運行，是一種單PWM控制方式。這導(dǎo)致在制動、下降等狀態(tài)下，由電梯的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化的電能只能消耗在電機電阻和外接耗能電阻上以熱能形式散失，造成能源浪費，且因此而引入的降溫設(shè)備又將帶來附加能耗。此外，精確變頻調(diào)速須保證定子感應(yīng)電動勢與頻率比值相同，但在實際中定子感應(yīng)電動勢難以獲得，通常以定子電壓代替，由此使得轉(zhuǎn)矩特性變軟，速度控制性能變差。

已有的改進方案有：1.在變頻器穩(wěn)壓電容處并聯(lián)另一逆變器，在電機處于發(fā)電狀態(tài)時通過此逆變器將能量經(jīng)定子繞組回饋電網(wǎng)；2.將雙PWM變頻器接于電機轉(zhuǎn)子繞組，定子繞組短接，電機處于發(fā)電狀態(tài)時可直接從轉(zhuǎn)子繞組將能量回饋電網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備及節(jié)能方案的不足，本實用新型提供一種基于雙PWM變頻式雙饋電機的升降機構(gòu)。該機構(gòu)不僅能實現(xiàn)能量的雙向流動，而且能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的直接控制，并改善定子側(cè)功率因數(shù)。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：

雙饋電機的定子繞組通過電機定子側(cè)三相端子與三相的工頻交流電源連接，雙饋電機的轉(zhuǎn)子繞組通過電機轉(zhuǎn)子側(cè)三相端子與雙PWM變頻器連接后，再與工頻交流電源連接；雙PWM變頻器輸出幅值連續(xù)可調(diào)的電壓接于雙饋電機的轉(zhuǎn)子端，與定子端電壓共同作用形成旋轉(zhuǎn)磁場，通過直接轉(zhuǎn)矩控制實現(xiàn)雙饋電機四象限運行，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。

雙饋電機的輸出端通過測速器與齒輪減速器連接，再通過齒輪減速器與升降機構(gòu)連接。

所述雙PWM變頻器的結(jié)構(gòu)為：第二濾波器與轉(zhuǎn)子側(cè)變流器串聯(lián)后，經(jīng)滑環(huán)與具有雙PWM變頻器的矢量控制模塊的一側(cè)連接，矢量控制模塊的另一側(cè)經(jīng)滑環(huán)與電網(wǎng)側(cè)變流器連接，再與第一濾波器串聯(lián)；電網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器之間并聯(lián)均壓電容。

所述電網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器均采用IGBT三相橋結(jié)構(gòu)形式。通過改變IGBT三相橋的觸發(fā)脈沖，使雙饋電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的不同運行狀態(tài)下工作在整流或逆變狀態(tài)。

所述雙饋電機轉(zhuǎn)速滿足以下關(guān)系：轉(zhuǎn)速的折合頻率等于定子電流頻率與轉(zhuǎn)子電流頻率之差。定子電流頻率為50Hz，轉(zhuǎn)子電流頻率可通過雙PWM變頻器改變，以適應(yīng)調(diào)速需求。

所述雙饋電機定、轉(zhuǎn)子均外接三相電源，為能量提供雙向流動通道，從而將電梯減速時的動能、下降時的重力勢能回饋電網(wǎng)。

本實用新型的有益效果是：

雙饋電機定子、轉(zhuǎn)子繞組均可實現(xiàn)能量由電網(wǎng)流向電機或由電機流向電網(wǎng)的雙向流動；電機在正、反轉(zhuǎn)狀態(tài)加速、勻速、減速時分別具有不同能量流動方向，將原來耗散在電阻上的由電梯動能、重力勢能轉(zhuǎn)化而來的電能回饋給電網(wǎng)，經(jīng)仿真和實驗驗證，節(jié)能效益可達28.8%；通過直接改變轉(zhuǎn)子電壓調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，進行直接轉(zhuǎn)矩控制，縮短電機動態(tài)響應(yīng)時間，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速精確調(diào)節(jié)；可調(diào)節(jié)定子側(cè)無功功率，改善功率因數(shù)。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型的矢量控制圖。

圖中標號：

1-工頻交流電源；2-第一濾波器；3-電網(wǎng)側(cè)變流器；4-矢量控制模塊；5-均圧電容；6.轉(zhuǎn)子側(cè)變流器；7-第二濾波器；8-補償鏈；9-轎廂；10-配重；11-滑輪；12-齒輪減速器；13-測速器；14-雙饋電機；15-電機定子側(cè)三相端子；16-電機轉(zhuǎn)子側(cè)三相端子。

具體實施方式

本實用新型提供了一種基于雙PWM變頻式雙饋電機的升降機構(gòu)，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示：雙饋電機14的定子繞組通過電機定子側(cè)三相端子15與三相的工頻交流電源1連接，雙饋電機14的轉(zhuǎn)子繞組通過電機轉(zhuǎn)子側(cè)三相端子16與雙PWM變頻器連接后，再與工頻交流電源1連接。雙PWM變頻器的結(jié)構(gòu)為：第二濾波器7與轉(zhuǎn)子側(cè)變流器6串聯(lián)后，經(jīng)滑環(huán)與具有雙PWM變頻器的矢量控制模塊4的一側(cè)連接，矢量控制模塊4的另一側(cè)經(jīng)滑環(huán)與電網(wǎng)側(cè)變流器3連接，再與第一濾波器2串聯(lián)；電網(wǎng)側(cè)變流器3和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器6之間并聯(lián)均壓電容5；其中，電網(wǎng)側(cè)變流器3和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器6均采用IGBT三相橋結(jié)構(gòu)形式。