[實用新型]多相變頻電機

有效

• 申請號: 201520745281.3
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN204928493U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 王建喬;吳宣東;廉晨龍;嚴偉燦;李娜
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 王曉燕

技術領域

本發明涉及高壓大功率電機及其驅動控制，尤其涉及多相變頻電機，屬于電學部電機及其控制領域。

背景技術

大功率電機變頻調速是電機能效提升的重要手段，隨著電力電子器件的持續進步，大功率電機變頻調速系統得到廣泛應用。目前常用的變頻驅動技術方案主要集中在對常規電機附加變頻器，未對變頻電機與變頻調速系統作為一個系統構架進行考慮，存在著一些局限性，如高壓三相電機加級聯型高壓變頻器是最常用的驅動解決方案，其弱點是每相由若干個獨立的H橋的電位各不相同，必須進行絕緣處理，也較難實現液體散熱冷卻；三電平變頻調速方案雖然能解決功率器件的共地問題，但由于功率器件的耐受電壓和電流的限制，無法實現高電壓和大電流的輸出；多電平可以突破一定的電壓限制，但均壓技術和硬件結構十分復雜；二電平三相變頻更受電壓和電流的限制。在電機端，由于供電電壓等級的提高，對高壓電機的絕緣系統及制造工藝要求也是大大提高，電機的絕緣壽命降低，制造工藝成本提高，電機散熱條件變差，功率密度下降。

基于對這些因素的考慮，特提出本發明，擬解決上述難題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供多相變頻電機，以達到提高電機絕緣壽命、提高電機的散熱能力的目的。為此，本實用新型采取以下技術方案。

多相變頻電機，包括整流電路、逆變電路、多相電機、與整流電路、逆變電路和多相電機相連的控制電路，其特征在于：各整流電路間共地連接形成共地的直流電源，整流電路的輸出端與逆變電路相連。整流電路可與移相繞組相連，移相繞組根據多相變頻的相位數，均勻分布移相角度，減輕對電網端諧波污染。通過移相變壓，可以有效地把高壓電網轉化成若干獨立的低電壓三相交流電源，實現電源系統的高低壓轉換，使后端的整流電路、逆變電路、多相電機均可以按較低電壓規范設計，這樣相比高壓電機而言，電機繞組的絕緣厚度可以明顯減薄，散熱效果顯著改善，電機定子內的有效導體利用率有較大的提高。經整流后的直流電源互相獨立存在，各整流電路間共地連接，可以簡化冷卻結構，增加冷卻方式的選擇范圍，本技術方案在實現高電壓、大電流的同時，結構簡單，降低絕緣要求，提高電機的散熱性，增加功率密度。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術特征。

逆變電路的數量與多相電機定子的相數相同，一逆變電路與一電機定子繞組的一端相連，電機定子繞組的另一端互相連接形成多相星形繞組。電機可以為異步電機或同步電機，繞組可以是扁銅電磁線成型線圈，或單股/多股漆包圓銅電磁線。

整流電路的數量與逆變電路的數量相同，一整流電路與一逆變電路相連；或逆變電路數量為整流電路數量的整數倍，逆變電路并聯形成逆變電路并聯組；每一逆變電路并聯組中的逆變電路數量相同，一整流電路與一逆變電路組相連。當電機相位足夠多時，可以實行一個次級移相繞組對多個單元提供電力，簡化移相變壓器的結構。

所述的逆變電路為半橋逆變電路。與級聯型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產品成本，與此同時，每一回路的半導體PN結由4個減少到2個，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達到提升效率的目的。

所述的逆變電路為全橋逆變電路。有利于提升電機的驅動力。

所述的逆變電路、多相電機定子繞組的數量為大于或等于5的整數；逆變電路、多相電機定子繞組的數量與整流電路的數量相同或為整數倍。

所述的控制電路設通訊線路以對整流電路、逆變電路、多相電機的運行進行實時檢測、驅動控制，實現有序控制、反饋及調整。

所述的控制電路設人機界面以對整流電路、逆變電路、多相電機的運行實時觀察并能通過控制策略的調整進行相序控制。本技術方案通過控制策略的調整，實現變極和變相運行，在不增加電機渦流損耗的前提下，提高系統的調速比。

所述的整流電路為三相全橋整流電路，其通過二極管、可控硅或IGBT進行整流。

所述的逆變電路與整流電路共地；所述的逆變電路為二電平橋式逆變電路、三電平橋式逆變電路、或多電平橋式逆變電路。

有益效果：

1、整流電路是共同接地線路，多相驅動電路的各有功率模塊均可實現共同接地，對機構結構設計，熱設計帶來極大的方便性，產品可以方便實現系統水冷結構的設計。

2、與級聯型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產品成本，與此同時，每一回路的半導體PN結由4個減少到2個，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達到提升效率的目的。