[發(fā)明專利]一種兩象限運(yùn)行繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)單元并聯(lián)分流傳動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310719168.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN103684199A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋崇輝;刁乃哲;邊春元;馬先;滿永奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宋崇輝;刁乃哲
• 主分類號(hào): H02P27/04
• 分類號(hào): H02P27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及繞線式電動(dòng)機(jī)及控制裝置組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其涉及對(duì)繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)通過單元并聯(lián)兩象限運(yùn)行的變頻控制系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)子電流分流，進(jìn)行定轉(zhuǎn)子雙勵(lì)磁調(diào)節(jié)，在轉(zhuǎn)子側(cè)可輸出轉(zhuǎn)矩的同時(shí)在定子側(cè)可對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。?

背景技術(shù)

目前，繞線式和鼠籠式電機(jī)的調(diào)速方法大多數(shù)采用定子側(cè)連接變頻器的控制方法，簡稱定子變頻技術(shù)。電動(dòng)機(jī)定子變頻技術(shù)就是將工頻電源經(jīng)變頻裝置后使其頻率得以改變，再向定子三相繞組供電，從而達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。定子變頻裝置直接承受電網(wǎng)電壓，裝置容量必須為1.1～1.2倍電機(jī)額定容量或以上。變流功率大，滿負(fù)荷裝置效率最高為96%，負(fù)荷下降時(shí)效率更低。當(dāng)承受電網(wǎng)電壓為高壓時(shí)，一種可行的定子側(cè)變頻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是單元串聯(lián)分壓結(jié)構(gòu)，高壓變頻裝置內(nèi)有龐大的多重化移相變壓器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性較低，維修困難，價(jià)格高，性能價(jià)格比相對(duì)較低。在轉(zhuǎn)子側(cè)設(shè)計(jì)單元并聯(lián)兩象限變頻控制系統(tǒng)，沒有現(xiàn)成的控制算法和控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子側(cè)單元并聯(lián)無需直接承受電網(wǎng)電壓，尤其在電網(wǎng)電壓為高壓時(shí)，僅需要提供對(duì)應(yīng)于定轉(zhuǎn)子匝數(shù)比的電壓，而且轉(zhuǎn)子單元并聯(lián)變頻裝置容量為0.5倍電機(jī)額定容量以下。因此在同樣的電機(jī)容量上，當(dāng)效率相同時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)單元并聯(lián)變頻控制系統(tǒng)能量損耗比在定子側(cè)連接變頻裝置小。盡管定子側(cè)電壓較低，轉(zhuǎn)子側(cè)兩象限變頻控制系統(tǒng)面臨的問題是，轉(zhuǎn)子側(cè)電流與定子電流也大概符合定轉(zhuǎn)子匝數(shù)比的關(guān)系，即轉(zhuǎn)子側(cè)電流是定子側(cè)電流乘以定轉(zhuǎn)子匝數(shù)比，因此轉(zhuǎn)子側(cè)電流比定子側(cè)大很多，在大功率設(shè)備上，轉(zhuǎn)子側(cè)功率器件要求耐受電流過大，也是一個(gè)要解決的問題。本專利申請(qǐng)所提供的單元并聯(lián)分流方案將變頻控制裝置并聯(lián)，可以解決上述問題。?

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，屬于電感性負(fù)荷，這些電設(shè)備在運(yùn)行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，同時(shí)還吸收無功功率。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大。就功率因數(shù)而言,定子側(cè)變頻裝置加電機(jī)，表現(xiàn)為感性負(fù)載，只能做到接近于1。如果負(fù)載很輕,功率因數(shù)會(huì)下降,這是定子側(cè)變頻器的特點(diǎn)。因此常用的方案是在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償設(shè)備，提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送?的無功功率，但是這種方案需要龐大且昂貴的并聯(lián)電容無功補(bǔ)償設(shè)備。而另外一種可選擇的方案是本專利申請(qǐng)所提供的方案，在轉(zhuǎn)子側(cè)進(jìn)行兩象限的變頻控制，采用虛擬結(jié)構(gòu)控制調(diào)節(jié)定子、轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁，根據(jù)需要，使得在定子側(cè)表現(xiàn)為容性或感性負(fù)載，在轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩做功的同時(shí)，就地補(bǔ)償附近無功。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種方法以及用于實(shí)施該方法的設(shè)備以解決與繞線式電機(jī)加并聯(lián)控制裝置構(gòu)成的傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的上述問題。本發(fā)明的目的是通過以獨(dú)立權(quán)利要求中所陳述的內(nèi)容為特征的方法和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。?

本發(fā)明基于以下構(gòu)思:根據(jù)繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子多套三相繞組連接拓?fù)洌瑢⑥D(zhuǎn)子三相繞組電流經(jīng)電流引出裝置引出到電機(jī)外，連接至并聯(lián)的二象限變頻控制裝置。并聯(lián)的二象限變頻控制裝置具有相同的電路拓?fù)浼翱刂扑惴ā８鶕?jù)轉(zhuǎn)子電流的大小，可增減轉(zhuǎn)子三相繞組引出的數(shù)目，并相應(yīng)地增減并聯(lián)裝置的數(shù)目。電機(jī)帶動(dòng)的設(shè)備功率較大時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)電流由于匝數(shù)比的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)更大電流，此時(shí)需要增加電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)多套三相繞組引出線的數(shù)目，并增加并聯(lián)的控制裝置。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)的設(shè)備功率較小時(shí)，在轉(zhuǎn)子側(cè)電流可耐受的情況下，可減少電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)多套三相繞組引出線的數(shù)目，并減少并聯(lián)的控制裝置。每個(gè)并聯(lián)的變頻控制裝置采用虛擬結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)節(jié)定子與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，兩象限變頻調(diào)速控制，定子側(cè)與轉(zhuǎn)子側(cè)均不向電網(wǎng)饋電。?

每個(gè)并聯(lián)的變頻控制裝置分別對(duì)各自的轉(zhuǎn)子電流，定子電壓、電流幅值和相位采用虛擬結(jié)構(gòu)定轉(zhuǎn)子雙勵(lì)磁調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)閉環(huán)控制，并與給定轉(zhuǎn)速和檢測回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速求差進(jìn)行虛擬結(jié)構(gòu)定轉(zhuǎn)子雙勵(lì)磁調(diào)節(jié)外環(huán)閉環(huán)控制，來修改施加在轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓。幅值和相位是通過檢測轉(zhuǎn)子側(cè)的電流、定子側(cè)的電流、電壓，對(duì)電流、電壓進(jìn)行3/2變換求得的，轉(zhuǎn)速是通過轉(zhuǎn)速檢測裝置得到的。然后在控制系統(tǒng)中將檢測回來的轉(zhuǎn)速差、幅值、相位信號(hào)作為參考信號(hào)來使用。?