[發(fā)明專利]一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置

在審

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• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106953564A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 莫岳平;黃暢暢
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02P9/44
• 分類號: H02P9/44;H02P9/48;H02P1/46;H02J3/38;H02P101/15;H02P103/20
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙)32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本發(fā)明屬于電力設備技術領域，涉及一種電力調速裝置，具體的說是涉及一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置。

背景技術

我國的電力資源嚴重短缺，為了建設一個節(jié)能型的國家，必須要開發(fā)新型節(jié)能調速技術。目前，已經有一種由NGW行星機構、永磁同步發(fā)電機和逆變并網電路組成的大功率高轉速電機用永磁耦合無級調速裝置，該裝置能夠克服原有磁力耦合器渦流損耗大、導體轉子發(fā)熱量大而造成的能源浪費情況，同時可以將磁力耦合器中的渦流熱能回饋到電網，實現開源節(jié)流。在此裝置中，遵循能量守恒的原則，可以通過調節(jié)發(fā)電機發(fā)電的并網有功功率來實現負載轉速的調節(jié)。因此，要設計出一種適用于這個新型節(jié)能調速系統(tǒng)的調速裝置。

但在目前，國內的石油化工、電力、冶金、造紙、建材等行業(yè)，其大功率高轉速離心風機和離心泵所采用的調速方式大多是變頻調速。鑒于變頻調速器在發(fā)電廠生產運行中所出現的問題，尤其是變頻設備故障的嚴重不確定性，給企業(yè)生產帶來了極大隱患，直接影響到生產運行的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性；同時也給企業(yè)帶來了較大的經濟損失，這種損失通常是由于電氣設備發(fā)生故障時，促使負載減負荷或處理不及時造成停機。因此，在大功率高轉速電機用永磁耦合無級調速裝置研究的基礎上，研究出一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對上述大功率高轉速離心風機和離心泵所采用變頻調速存在安全隱患，影響生產運行；而大功率高轉速電機用永磁耦合無級調速系統(tǒng)缺乏適應性的調速裝置，提出一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置，可實現對負載的無級調速、余能回饋電網和系統(tǒng)的軟啟動。

本發(fā)明的技術方案是：一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置，包括電動機、行星齒輪系和永磁同步發(fā)電機，所述行星齒輪系的輸出軸分別連接永磁同步發(fā)電機轉子和負載；其特征在于：所述裝置還由斬波調速裝置、電流檢測控制裝置和上位機組成；所述永磁同步發(fā)電機的定子與所述斬波調速裝置相連，所述斬波調速裝置由整流電路模塊、斬波電路模塊和逆變并網電路模塊組成，所述整流電路模塊的輸出端與所述斬波電路模塊的輸入端相連，所述斬波電路模塊的輸出端與所述逆變并網電路模塊的輸入端相連，所述上位機連接設置在所述逆變并網電路模塊的輸出端上，所述電流檢測控制裝置與所述斬波調速裝置相連，所述電流檢測控制裝置由逆變電流控制器和DSP數字處理器構成，所述DSP數字處理器分別與所述整流電路模塊、逆變并網電路模塊相連。

所述整流電路模塊由三組晶閘管組并聯(lián)連接而構成，每個晶閘管組由6個晶閘管元件連接而構成。

所述斬波電路模塊由兩個回路并聯(lián)而構成，第一個回路是由一個絕緣柵雙極性晶體管和一個二極管反向并聯(lián)構成，第二個回路是由一個電容元件和一個電感、一個二極管組成的串聯(lián)電路并聯(lián)構成。

所述逆變并網電路模塊由三組IGBT和二極管的反向并聯(lián)組連接而構成。

所述DSP數字處理器是型號為DSP2812 的32位微型處理器。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的一種具有余能回饋功能的斬波調速裝置，結構緊湊合理、工作原理清晰，結構上由行星齒輪系、永磁同步發(fā)電機、斬波調速裝置、電流檢測控制裝置和上位機組成，通過改變開關電路的導通時間即控制輸出波形的寬度來控制直流輸出的電壓或電流，具有調速效率高、成本低、功率因數高、諧波分量小等優(yōu)點。

具體優(yōu)點如下：

(1)該裝置可以根據負載的調速要求，通過行星齒輪系的分解與合成，用余能直接帶動永磁同步發(fā)電機發(fā)電，再通過對整流電路、斬波電路和逆變電路環(huán)節(jié)的斬波調速，將發(fā)電機發(fā)出的頻率、電壓變化的電能轉換成恒頻恒壓的電能，只要調節(jié)輸出功率，即可實現對于負載的無級調速；

(2)該裝置含有逆變并網電路，可以實現將余能回饋電網，節(jié)約能源；

(3)該調速裝置還具有反拖電機的能力，即在系統(tǒng)啟動時，該裝置可以使發(fā)電機做電動機運行，將電能轉換成機械能幫助系統(tǒng)啟動，起到軟啟動的作用。當主電機啟動后電機又自動變?yōu)榘l(fā)電機發(fā)電，省去了傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的啟動裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明電路控制模塊示意圖。

圖中：電動機1、行星齒輪系2、行星齒輪系轉子3、永磁同步發(fā)電機4、永磁同步發(fā)電機轉子5、斬波調速裝置6、電流檢測控制裝置7、負載8、上位機9、整流電路模塊10、斬波電路模塊11、逆變并網電路模塊12、逆變電流控制器13、DSP數字處理器14。

具體實施方式