無刷雙饋電動機變頻調速系統的製作方法
2023-07-30 14:38:36
專利名稱：無刷雙饋電動機變頻調速系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變頻調速系統，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動機變頻 調速系統。
背景技術：
目前在風機和水泵領域應用的變頻調速系統中，使用的電機主要有籠型轉 子感應電機、繞線轉子感應電機和永磁同步電機，這三種電機組成的變頻調速 系統各有各的優勢，但也各有各的缺點。由於籠型轉子感應電機變頻調速系統 的變頻器功率略大於電機功率，在需要大功率電機的應用場合，需要變頻器的 功率也大，變頻調速系統的成本高；繞線轉子感應電機必須採用電刷和滑環來 實現轉子繞組與變頻器電路的連接，由於滑動接觸和電刷磨損，不僅降低了電 機運行的可靠性，而且電刷需要定期維護和更換，增加了運行費用和不可靠性。 此外滑動接觸容易產生火花，從而降低了繞線轉子感應電機在含有易燃易爆氣 體環境中的應用。永磁同步電機轉子採用永磁體，電機氣隙磁場接近恆值，無 法按需要控制其大小。所以對於做電動機而言，難以實現弱磁調速，對於要求 高轉速的應用場合難以滿足。另外永磁體有高溫退磁的問題，在需要大功率調 速系統的場合應用較少。
發明內容
發明就是為了解決上述技術問題而提供一種無刷雙饋電動機變頻調速系 統，目的是可以根據工況的需要，選擇合適的運行狀態，提高生產效率。為達上述目的本發明無刷雙饋電動機變頻調速系統，包括電動機、工頻電
網，電動機的定子功率繞組直接與工頻電網相聯接；定子控制繞組的每相分別
與逆變器下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極和上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射 極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極電晶體的柵極、發射極分別與相互獨立的
信號發生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器並聯，整流器與工頻電網連接; 所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極電晶體並聯，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體 管由兩個絕緣柵雙極電晶體串聯，其中下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與上 橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接。
所述的定子控制繞組的A相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極晶體
管的發射極和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由"g,信號發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由^2信號發送器控制。
所述的定子控制繞組的B相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極晶體
管的發射極和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由"w信號發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由"^信號發送器控制。
所述的定子控制繞組的c相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極晶體
管的發射極和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由信號發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由"w信號發送器控制。
所述的每組上橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與直流濾波器的正極連接， 每組下橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極與直流濾波器的負極連接。
所述的直流濾波器由兩個濾波電容串聯構成，每個濾波電容的兩端並聯一 個電阻。
所述的每個絕緣柵雙極電晶體的發射極和集電極之間反並聯二極體。
5本發明的優點和效果如下
本發明可以根據工況的需要，選擇合適的運行狀態，提高生產效率。異步 運行可以用於同步運行的啟動過程，首先使無刷雙饋電動機異步啟動，然後再 牽入同步，這種啟動方式更加平穩。同步運行時，可以任意調節定子功率繞組 的功率因數。無刷雙饋電機變頻調速系統可以通過連接定子控制繞組的逆變器 和控制器來改變電機的勵磁磁場大小，從而改變定子功率繞組的功率因數，可 以實現定子功率繞組只提供有功功率，無功功率完全由定子控制繞組提供。通 過合理地選擇電容器的容量，可以實現無功功率只在逆變器與電機之間流動， 逆變器與電網之間沒有無功功率交換，實現電網只向調速系統提供有功功率， 節省電網的變壓器容量，減少輸電損耗，達到節能的目的。並且省掉了電刷和 滑環，使電機的維護更加簡單，節省了維護的費用和時間，使運行更加安全可罪。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是異步運行時信號發生器發出的控制信號。 圖3是同步運行時信號發生器發出的控制信號。
圖中1、定子功率繞組；2、電動機；3、定子控制繞組；4、逆變器；5、 直流濾波器；6、整流器；7、工頻電網；8、 ^信號發生器；9、 ^2信號發生 器；10、 ^3信號發生器；11、 "^信號發生器；12、 ^5信號發生器；13、 ^6信 號發生器；14、 7!驅動信號；15、 ！T2驅動信號；16、 73驅動信號；17、 T^驅動 信號；18、 &驅動信號；19、 T^驅動信號；20、轉子。
圖2和圖3中的 p 2、 "e3、 "e4、 5和^6分別為圖1中的^信號發
6生器、"g2信號發生器、、3信號發生器、"^信號發生器、"gs信號發生器和"^信
號發生器發送的控制信號。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍不受實施 例所限。
如圖1所示，本發明無刷雙饋電動機變頻調速系統，包括電動機2、工頻 電網7，電動機2的定子功率繞組1直接與工頻電網7相聯接；定子控制繞組3 的每相分別與逆變器4下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極和上橋臂絕緣柵雙極 電晶體的發射極連接，逆變器4中的六個絕緣柵雙極電晶體的柵極、發射極分 別與相互獨立的信號發生器連接，逆變器4與直流濾波器5和整流器6並聯， 整流器6與工頻電網7連接；所述的逆變器4由三組橋臂絕緣柵雙極電晶體並 眹，每組橋臂的絕緣柵雙極電晶體由兩個絕緣柵雙極電晶體串聯，其中下橋臂 絕緣柵雙極電晶體的集電極與上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接。所述每 組上橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與直流濾波器5的正極連接，每組下橋臂 絕緣柵雙極電晶體的發射極與直流濾波器5的負極連接。所述的每個絕緣柵雙 極電晶體的發射極和集電極之間反並聯二極體，直流濾波器5由兩個濾波電容 串聯構成，每個濾波電容的兩端並聯一個電阻。
無刷雙饋電動機變頻調速系統的控制方法，由信號發生器分別向逆變器4 的六個絕緣柵雙極電晶體發送導通或關斷的控制信號，使定子控制繞組3處於 短接狀態、處於通入直流電流狀態、處於通入同相SPWM正弦波電流狀態或處 於通入反相SPWM正弦波電流狀態。
定子功率繞組1和定子控制繞組3為星形連接；電動機2的轉子為磁阻轉子20。當 ,信號發生器8通過巧驅動信號14、 2信號發生器9通過7^2驅動信 號15、 ^3信號發生器10通過73驅動信號16、 ^4信號發生器11通過7^驅動信 號17、 ~5信號發生器12通過7^5驅動信號18、 ^6信號發生器13通過J6驅動信
號19發出控制命令，使逆變器4的^、 r4、 7;同時處於導通狀態，而A、 r3、 T5同時處於截至狀態時，r2、 r4、 76與反並聯的二極體使電動機2的定子控制
繞組3短接，使電機處於異步運行狀態。當w^信號發生器8通過71驅動信號14、 Mg2信號發生器9通過7^驅動信號15、 ^3信號發生器10通過73驅動信號16、 Wg4 信號發生器11通過7;驅動信號17、 5信號發生器12通過 :5驅動信號18、^6信 號發生器13通過76驅動信號19發出控制命令，使逆變器4的7\、 T^按照脈衝^
和^3的控制，交替處於導通和關斷狀態，而^、 r4、 rs同時處於截至狀態，r6
處於恆定導通狀態，則電動機2的定子控制繞組3通入直流電流，使電機處於
同步運行狀態。調節逆變器4的巧、A控制脈衝t^和^的佔空比，可以改變電
動機2定子功率繞組1的功率因數。此時的無刷雙饋電動機調速系統特性類似 於電勵磁同步電動機。當"^信號發生器8通過"驅動信號14、 ^2信號發生器9 通過72驅動信號15、 "w信號發生器10通過r3驅動信號16、 ^4信號發生器11 通過A驅動信號17、 "^信號發生器12通過rs驅動信號18、 ^6信號發生器13 通過&驅動信號19發出控制命令是SPWM信號，使控制繞組電流相序與功率 繞組電流相序相同時，無刷雙饋電動機調速系統處於超同步運行狀態，轉子轉 速在同步速以上；使定子控制繞組電流相序與定子功率繞組電流相序相反時， 無刷雙饋電動機調速系統處於亞同步運行狀態，轉子轉速在同步速以下。
權利要求
1、無刷雙饋電動機變頻調速系統，包括電動機、工頻電網，其特徵在於電動機的定子功率繞組直接與工頻電網相聯接；定子控制繞組的每相分別與逆變器下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極和上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極電晶體的柵極、發射極分別與相互獨立的信號發生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器並聯，整流器與工頻電網連接；所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極電晶體並聯，每組橋臂的絕緣柵雙極電晶體由兩個絕緣柵雙極電晶體串聯，其中下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接。
2、 根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在所述 的定子控制繞組的A相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極 和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極電晶體由zv信號 發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由"g2信號發送器控制。
3、 根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在於所 述的定子控制繞組的B相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射 極和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極電晶體由 3信 號發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由^4信號發送器控制。
4、 根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在於所 述的定子控制繞組的C相與逆變器一組橋臂的上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射 極和下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極電晶體由^5信 號發送器控制，下橋臂絕緣柵雙極電晶體由^6信號發送器控制。
5、 根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在於所 述的每組上橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與直流濾波器的正極連接，每組下 橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極與直流濾波器的負極連接。
6、 根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在於所述的直流濾波器由兩個濾波電容串聯構成，每個濾波電容的兩端並聯一個電阻。
7、根據權利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調速系統，其特徵在於所述 的每個絕緣柵雙極電晶體的發射極和集電極之間反並聯二極體。
全文摘要
本發明涉及一種變頻調速系統，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動機變頻調速系統。包括電動機、工頻電網，定子控制繞組的每相分別與逆變器下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極和上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極電晶體的柵極、發射極分別與相互獨立的信號發生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器並聯，整流器與工頻電網連接；所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極電晶體並聯，每組橋臂的絕緣柵雙極電晶體由兩個絕緣柵雙極電晶體串聯，其中下橋臂絕緣柵雙極電晶體的集電極與上橋臂絕緣柵雙極電晶體的發射極連接。本發明的優點效果可以根據工況的需要，選擇合適的運行狀態，提高生產效率。
文檔編號H02P27/04GK101557195SQ200910011340
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者正 王 申請人:瀋陽共創科技有限公司