[發(fā)明專利]大功率復(fù)合式無級(jí)調(diào)速節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410293661.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN104029594A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王加春;劉彥軍;范國良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B60K17/12
• 分類號(hào): B60K17/12
• 代理公司: 石家莊一誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)力系統(tǒng)，尤其涉及一種由無級(jí)變頻調(diào)速電機(jī)與普通電機(jī)通過行星機(jī)構(gòu)復(fù)合而成的大功率無級(jí)調(diào)速節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)是中國主要電力用戶，占全部用電量的60％以上，風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)的用電量約占全國電機(jī)系統(tǒng)用電量的70％，約占全國用電量的46.7％。目前我國大部分中大功率風(fēng)機(jī)、泵類采用機(jī)械節(jié)流方式調(diào)節(jié)，方式落后，效率低，若采用調(diào)速方式進(jìn)行流量控制，能夠節(jié)能約30％，節(jié)能的潛力巨大。

中大功率電機(jī)具有高電壓、大電流的特點(diǎn)，變負(fù)荷時(shí)調(diào)速困難，啟動(dòng)電流大，目前，變頻調(diào)速技術(shù)是被廣泛認(rèn)可的實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)調(diào)速較有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。但是在低速段電機(jī)效率低下，隨著功率和電壓等級(jí)的增加，變頻器的價(jià)格迅速上揚(yáng)，市場(chǎng)上大功率變頻器價(jià)格昂貴，有些還得依靠進(jìn)口，維修困難，維護(hù)成本高；而超大功率的變頻調(diào)速電機(jī)與變頻器尚無產(chǎn)品，制約著變頻調(diào)速技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，張以都在文獻(xiàn)“新型大功率軟啟動(dòng)/無級(jí)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)研究，煤炭科學(xué)技術(shù)，2002年6月第30卷第6期”所提方案使用蝸輪蝸桿和行星差動(dòng)輪系組合的傳動(dòng)系統(tǒng)，由于蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比很大，輔助電機(jī)的轉(zhuǎn)速就要求特別高，必須使用特制的變頻調(diào)速電機(jī)，無級(jí)調(diào)速的范圍較小，此外，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率也很低。

中國專利“一種采用粘性傳動(dòng)的行星調(diào)速裝置”(授權(quán)公告號(hào)：CN203363053U)采用液體粘性傳動(dòng)調(diào)速方式，調(diào)速平穩(wěn)，可控性高，具有無級(jí)調(diào)速功能，可使負(fù)載在不同速度下運(yùn)行以滿足各種工況需求。但是該粘性傳動(dòng)的行星調(diào)速裝置正常工作時(shí)，為了不使摩擦片打滑,必須始終向摩擦片提供能量,以保持足夠的法向壓力,這將消耗大量的能量，而且發(fā)熱嚴(yán)重，調(diào)速精度不高。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種大功率或超大功率無級(jí)調(diào)速動(dòng)力系統(tǒng)，能夠解決電機(jī)的無級(jí)調(diào)速、低速段效率低、啟動(dòng)和制動(dòng)過載電流大的問題，本系統(tǒng)整體傳動(dòng)效率較高，節(jié)能明顯，成本較低，尤其對(duì)超大功率系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

本發(fā)明目的可以通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種大功率復(fù)合式無級(jí)調(diào)速節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)，包括由計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)啟動(dòng)模塊、系統(tǒng)制動(dòng)模塊、無級(jí)調(diào)速模塊、變頻器構(gòu)成的控制系統(tǒng)和由行星合成機(jī)構(gòu)、大功率電機(jī)、圓柱齒輪、變頻調(diào)速電機(jī)構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)，其特征在于：所述大功率電機(jī)通過聯(lián)軸器和所述行星合成機(jī)構(gòu)的太陽輪相連，所述變頻調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)軸器和所述圓柱齒輪相連，所述圓柱齒輪和雙聯(lián)齒輪的外齒輪相連；所述變頻調(diào)速電機(jī)通過所述圓柱齒輪控制所述雙聯(lián)齒輪的外齒輪的轉(zhuǎn)速變化，所述大功率電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動(dòng)所述行星合成機(jī)構(gòu)的太陽輪，并通過所述行星合成機(jī)構(gòu)合成轉(zhuǎn)速，由行星架輸出。

本發(fā)明目的還可以通過另一種技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種大功率復(fù)合式無級(jí)調(diào)速節(jié)能動(dòng)力系統(tǒng)，包括由計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)啟動(dòng)模塊、系統(tǒng)制動(dòng)模塊、無級(jí)調(diào)速模塊、變頻器構(gòu)成的控制系統(tǒng)和由行星合成機(jī)構(gòu)、大功率電機(jī)、圓柱齒輪、變頻調(diào)速電機(jī)構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)，其特征在于：所述變頻調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)軸器和所述行星合成機(jī)構(gòu)的太陽輪相連，所述大功率電機(jī)通過聯(lián)軸器和所述圓柱齒輪相連，所述圓柱齒輪和雙聯(lián)齒輪的外齒輪相連；所述變頻調(diào)速電機(jī)控制所述行星合成機(jī)構(gòu)的太陽輪的轉(zhuǎn)速變化，所述大功率電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過所述圓柱齒輪傳動(dòng)所述雙聯(lián)齒輪的外齒輪，并通過所述行星合成機(jī)構(gòu)合成轉(zhuǎn)速，由行星架輸出。

作為優(yōu)選，在傳動(dòng)有沖擊負(fù)載設(shè)備時(shí)，所述變頻調(diào)速電機(jī)和所述行星合成機(jī)構(gòu)之間裝有離合器。

本發(fā)明利用2K-H行星輪系和圓柱齒輪組和的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下：

(1)大功率電機(jī)始終在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，只有小功率變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，變頻調(diào)速電機(jī)功率較小，變頻器價(jià)格較低，系統(tǒng)總成本較低。

(2)利用圓柱齒輪有級(jí)傳動(dòng)可以選擇合適的變頻調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)切實(shí)可行，傳動(dòng)鏈較短，傳動(dòng)效率較高。

(3)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)平滑穩(wěn)定的無級(jí)調(diào)速、軟啟動(dòng)和軟停車，調(diào)速范圍大，能夠有效控制系統(tǒng)啟動(dòng)和停車過程中的過載電流，減小對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)的沖擊。

(4)大功率電機(jī)始終在高效率條件下運(yùn)行，調(diào)速穩(wěn)定后，大功率電機(jī)發(fā)熱量小，能耗小，系統(tǒng)在低速段仍有較高效率，適用于重載機(jī)械和風(fēng)機(jī)等無級(jí)調(diào)速范圍較大的工況。

(5)本系統(tǒng)的組合方式可以提供一種超大功率變頻調(diào)速動(dòng)力源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。

圖2為本發(fā)明的機(jī)械系統(tǒng)組成示意圖。