[實用新型]基于電流源變流器的雙饋電機變頻調速系統

有效

• 申請號: 201720740714.5
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN207117518U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 張建文;蔡旭;李沛元;戚宏勛;顧越嶺;韓曉輝
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P27/08;H02P25/02;H02J3/38
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 翁霞,劉真真

技術領域

本實用新型涉及異步電機，特別涉及一種基于電流源變流器的雙饋電機變頻調速系統。

背景技術

電流源變流器具有許多優良的特性，包括良好的短路保護能力、靈活可調的功率因數和較高的可靠性等，因此被廣泛運用在電機驅動、系能源并網等領域。隨著RB-IGBT等新型逆阻型開關的出現，電流源變流器的開關頻率較以前大幅度提高，從而電流源變流器的直流電感、交流電感和交流電容等大幅度減少，這意味著電流源變流器相對于電壓源變流器而言具有較快的動態響應、較少的成本和較少的體積。

目前，電流源PWM變流器大多用在全功率永磁同步電機上，用于向同步電機提供合適的工作電流、電壓以及頻率，也用于電機驅動。同時，很少將電流源變流用在雙饋電機(異步電機)上。市場上常見的雙饋電機變頻調速系統使用的變流器多為晶閘管變流器或者電壓源PWM變流器，其中，晶閘管變流器由于諧波大、相應慢、而且工作時需要并聯無功補償器造成布置成本增加等缺點，逐漸被市場淘汰。電壓源PWM變流器則成為市場主流，然而，由于電壓源變流器的拓撲結構存在限制，例如不易實現多個變流器的并聯、電壓穿越和故障保護等等。

因此，希望提出一種能夠克服上述缺陷的新型雙饋電機變頻調速系統。

實用新型內容

在本實用新型中，本實用新型提供了一種基于電流源變流器的雙饋電機變頻調速系統，具體包含該系統的拓撲結構、參數設計、控制方式、調制技術等內容。

為了達到上述目的,提供一種基于電流源變流器的雙饋電機變頻調速系統，包括三相交流電源，雙饋電機以及與所述雙饋電機轉軸相連的機械負載，還包括：機側變流器，網側變流器，機側濾波器，網側濾波器以及直流電感器；機側變流器和網側變流器均是電流源型的變流器；

所述機側變流器包括多組并聯連接的開關器，每組所述開關器包括兩個串聯連接的逆阻型IGBT并具有集電極和發射極，每組所述開關器的集電極構成所述機側變流器的機側集電極，每組所述開關器的發射極構成所述機側變流器的機側發射極；

所述網側變流器與所述機側變流器結構相同且布置相反，所述網側變流器包括多組并聯連接的開關器，每組所述開關器包括兩個串聯連接的逆阻型 IGBT并具有集電極和發射極，每組所述開關器的集電極構成所述網側變流器的網側集電極，每組所述開關器的發射極構成所述網側變流器的網側發射極；

所述機側變流器的機側發射極與所述網側變流器的網側集電極相連并且所述直流電感器連接在所述機側發射極和所述網側集電極之間；所述機側變流器的機側集電極與所述網側變流器的網側發射極相連；

所述雙饋電機的控制繞組與所述機側變流器相連，所述機側濾波器包括多個并聯連接的機側電容器并被連接在所述雙饋電機的控制繞組和所述機側變流器的輸入側之間；

所述網側濾波器包括多個并聯連接的網側電容器和多個分別與所述網側電容器串聯連接的網側電感器，所述網側變流器被接入所述三相交流電源，所述網側濾波器被連接在所述網側變流器與所述三相交流電源之間；

所述雙饋電機的功率繞組被接入所述三相交流電源。

優選的，所述機側變流器使用定子磁鏈定向的矢量控制方法，用于實現對定子有功和無功的解耦控制。

優選的，所述網側變流器使用電網電壓定向的矢量控制方法，用于維持直流電流恒定。

優選的，所述系統還包括最小直流電流控制模塊，所述最小直流控制模塊根據I_{dc_ref}＝max{I_{m_rsc}，I_{m_gsc}}控制所述系統的直流電流，其中I_{dc_ref}為所述系統的直流電流值，I_{m_rsc}為所述機側變流器的交流電流的幅值，I_{m_gsc}為所述網側變流器的交流電流的幅值。

優選的，所述系統不包括三相交流電源，所述雙饋電機的功率繞組、所述網側變流器與一負載相連。

優選的，所述系統還包括：

撬棍裝置，所述撬棍裝置被連接于所述雙饋電機的控制繞組和所述機側濾波器之間；

斬波器裝置，所述斬波器裝置與所述直流電感器相并聯；

并網接觸器，所述并網接觸器被接在所述變壓器與所述雙饋電機的功率繞組之間，用于接通和斷開所述雙饋電機與所述三相交流電源的連接。

優選的，所述網側變流器還用于向所述三相交流電源提供無功功率。