[發明專利]一種電勵磁同步電機變頻驅動裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202011643832.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112737469A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 譚國俊;楊波
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02M5/458
• 代理公司: 徐州創榮知識產權代理事務所(普通合伙) 32353
• 代理人: 陳俊杰

本發明公開了一種電勵磁同步電機變頻驅動裝置及控制方法，該裝置包括定子開關柜單元、定子變壓器單元，整流器單元，母線管理單元、逆變器單元及勵磁變流器單元；其中，定子開關柜的輸入端連接三相交流輸入電源，輸出端連接定子變壓器原邊；定子變壓器副邊連接整流器單元；整流器單元將變壓器副邊的三相交流電整流成直流電輸出至母線管理單元；母線管理單元將直流電分別連接至逆變器單元和勵磁變流器單元。本發明轉子側勵磁變流器通過定子側整流器輸出的直流電源供電，無需變壓器降壓及隔離，節省了轉子開關柜，節約了設備空間，降低了系統成本。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，尤其涉及一種電勵磁同步電機變頻驅動裝置及控制方法。

背景技術

電勵磁同步電機由于采用可控勵磁實現可控磁場，因此其在功率因數、控制精度、弱磁比、過載能力等方面有其自身的優勢，適用于大功率傳動場合。

電勵磁同步電機定子側采用變頻器提供變壓變頻的交流電源，轉子側采用整流器提供電壓可變的直流電。轉子側直流電壓由變壓器及整流器通過整流的方式獲得，該方式控制策略普遍應用于電勵磁同步電機轉子側直流供電裝置。但該方式存在以下問題：

(1)轉子供電部分采用變壓器降壓及隔離，總體成本較高。

(2)轉子側感性負載無功功率較大，頻繁的調速導致轉子勵磁繞組無功沖擊頻繁。

如何降低電勵磁同步電機轉子勵磁環節無功沖擊，提高勵磁直流電流的動態響應，并實現總體成本的降低，是電勵磁同步電機變頻驅動系統安全、高效、低成本運行的重要因素。

發明內容

本發明的目的在于提供一種節省變壓器成本、提高系統的功率因數且簡化了控制系統及轉子變流裝置的電勵磁同步電機變頻驅動裝置及方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種電勵磁同步電機變頻驅動裝置，該裝置包括定子開關柜單元、定子變壓器單元，整流器單元，母線管理單元、逆變器單元及勵磁變流器單元；其中，

所述定子開關柜的輸入端連接三相交流輸入電源，輸出端連接定子變壓器原邊；

所述定子變壓器副邊連接整流器單元；

所述整流器單元將變壓器副邊的三相交流電整流成直流電輸出至母線管理單元；

所述母線管理單元將直流電分別連接至逆變器單元和勵磁變流器單元；

所述逆變器單元將母線管理單元輸出的直流電逆變成電壓幅值與頻率可變的三相交流電，輸送至電機的定子繞組；

所述勵磁變流器單元將母線管理單元輸出的直流電通過斬波控制輸出電壓幅值可變的直流電，輸送至電機的轉子繞組。

優選的，所述整流器單元用于通過矢量控制算法驅動IGBT觸發及關斷，實現將交流電壓變換成直流電壓，直流電壓穩定運行在設定電壓；所述整流器單元包括濾波模塊、整流電路、電容模塊、信號采集模塊、觸發模塊、整流控制模塊；

其中，

所述濾波模塊由電抗器組成；

所述整流電路由二極管鉗位型三電平拓撲組成；

所述電容模塊由電容器組成；

所述信號采集模塊由電壓傳感器及電流傳感器組成；

所述觸發模塊由IGBT驅動板組成；

所述整流控制模塊由整流矢量控制器組成。

優選的，所述母線管理單元用于將整流器單元輸出的直流電輸送至逆變器單元與勵磁變流器單元，形成共直流母線連接；所述母線管理單元包括第一母線排、第二母線排、第一電容模塊、第二電容模塊、第三電容模塊、快熔、信號采集模塊及通信模塊；其中，