[實(shí)用新型]基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320710140.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN203537288U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榕生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/20
• 分類號(hào): H02P6/20
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

永磁同步電動(dòng)機(jī)具有高效率（節(jié)能）、高功率因數(shù)等顯著優(yōu)點(diǎn)，但是起動(dòng)性能差是其不可回避的弱點(diǎn)，也是障礙其推廣應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)瓶頸。通常對(duì)小容量（容量<10kW）的永磁同步電動(dòng)機(jī)，可以采用異步起動(dòng)法，即在轉(zhuǎn)子極面上加裝籠型起動(dòng)繞組，起動(dòng)時(shí)對(duì)定子繞組直接施加三相全壓電源。雖然該方法操作簡(jiǎn)單，但存在著起動(dòng)電流大、起動(dòng)過程將產(chǎn)生較大的附加磁阻轉(zhuǎn)矩，使合成轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)生明顯下凹，可能把同步電動(dòng)機(jī)“卡”在半速附近潛行，不能繼續(xù)升速的諸多缺點(diǎn)。因此，在大容量應(yīng)用條件下，難以沿用該方法。過大的起動(dòng)電流不僅對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，而且對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生強(qiáng)烈去磁的破壞作用。既便沿用異步電動(dòng)機(jī)的Y/△降壓法來減小起動(dòng)電流，但永磁同步電動(dòng)機(jī)固有的同步附加磁阻轉(zhuǎn)矩以及其它因素的作用使得起動(dòng)性能難以達(dá)到異步電機(jī)的效果。

除上述異步起動(dòng)方法外，對(duì)大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)還有以下幾種起動(dòng)方法：

1、采用晶閘管控制永磁電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。該方法通過改變晶閘管導(dǎo)通角的辦法連續(xù)改變電機(jī)供電電壓，從而控制起動(dòng)電流。但缺點(diǎn)是電壓波形發(fā)生畸變，所產(chǎn)生的各次諧波對(duì)永磁電機(jī)起動(dòng)極為不利；

2、采用變頻技術(shù)控制永磁電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。通過降低永磁電機(jī)的供電電壓與頻率而使電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在起動(dòng)開始時(shí)有較低的轉(zhuǎn)速值，使永磁轉(zhuǎn)子易于牽入同步從而獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在升速過程中逐步提升供電電壓與頻率直至達(dá)到額定同步轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得良好的起動(dòng)性能，起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。但該方法涉及大功率IGBT或GTO半導(dǎo)體器件，帶來高成本弊端。如果電機(jī)在起動(dòng)之后的運(yùn)行不要求調(diào)速，則變頻裝置僅限于起動(dòng)功能，將造成功能及資源上的極大浪費(fèi)。

綜上所述，現(xiàn)有起動(dòng)方案都存在弊端，且第1、2兩種方法應(yīng)用很少。為從根本上解決大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題須另尋有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于解決大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題，本實(shí)用新型方法能有效克服目前起動(dòng)電流大以及同步附加磁阻轉(zhuǎn)矩的問題，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種基于多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)的大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：包括大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同軸轉(zhuǎn)子、機(jī)座和機(jī)殼；所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)在機(jī)殼內(nèi)通過同軸轉(zhuǎn)子相連，并固定于機(jī)殼中；所述機(jī)殼固定于機(jī)座上；所述多機(jī)組合式結(jié)構(gòu)還包括測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測(cè)速裝置和用于切換兩電機(jī)供電電源的起動(dòng)控制電路；所述起動(dòng)控制電路包括斷路器、第一接觸器、第二接觸器、第一啟動(dòng)延時(shí)繼電器、第二啟動(dòng)延時(shí)繼電器和保護(hù)繼電器；所述斷路器輸入連接三相交流電源輸入，斷路器輸出的一端分別連接第一接觸器、第二接觸器、第一啟動(dòng)延時(shí)繼電器和第二啟動(dòng)延時(shí)繼電器；所述第一接觸器依次連接第二啟動(dòng)延時(shí)繼電器的常閉延時(shí)觸頭、停機(jī)按鈕、熱繼電過載保護(hù)、啟動(dòng)按鈕、保護(hù)繼電器的觸頭和永磁同步電動(dòng)機(jī)定子繞組的溫度繼電器常閉開關(guān)，并連接至斷路器輸出的另一端；所述第一啟動(dòng)延時(shí)繼電器分別連接第一接觸器的輔助觸頭和停機(jī)按鈕，所述第一接觸器的輔助觸頭和停機(jī)按鈕并聯(lián)連接至熱繼電過載保護(hù)；所述第二接觸器和第二啟動(dòng)延時(shí)繼電器連接至并聯(lián)連接的第一啟動(dòng)延時(shí)繼電器的常開延時(shí)觸頭與第二接觸器的輔助觸頭，并連接至熱繼電過載保護(hù)。

進(jìn)一步的，所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)還可分別固定在不同機(jī)殼中，并且機(jī)殼固定在不同機(jī)座上。

進(jìn)一步的，所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，二者極數(shù)相同，但繞組相互獨(dú)立，無任何電磁聯(lián)系。

進(jìn)一步的，所述異步電動(dòng)機(jī)容量大小根據(jù)起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況來定，取永磁同步電動(dòng)機(jī)容量的1/20～1/10。

進(jìn)一步的，所述測(cè)速裝置包括單片機(jī)系統(tǒng)及與之連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和顯示模塊。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)編碼器與同軸轉(zhuǎn)子通過聯(lián)動(dòng)軸進(jìn)行連接；所述旋轉(zhuǎn)編碼器用于傳輸同軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)給單片機(jī)系統(tǒng)；所述單片機(jī)系統(tǒng)處理旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸?shù)霓D(zhuǎn)速信號(hào)并輸出信號(hào)給顯示模塊；所述顯示模塊顯示同軸轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，以便控制起動(dòng)控制電路的第一啟動(dòng)延時(shí)繼電器和第二啟動(dòng)延時(shí)繼電器的延時(shí)時(shí)間。

進(jìn)一步的，所述起動(dòng)控制電路用于控制所述大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)之間的電源切換；所述從異步電動(dòng)機(jī)切換至大容量永磁同步電動(dòng)機(jī)的電源切換采用低壓電器開關(guān)，或采用PLC和無觸點(diǎn)開關(guān)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：