一種開關磁阻電機調速裝置製造方法
2023-06-15 21:48:46
一種開關磁阻電機調速裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種開關磁阻電機調速裝置，包括：回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元、電源供電單元、電源切換電路、變壓器；回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網或整流橋直接連接電網，回饋單元功率電路或整流橋與逆變單元功率電路通過正負母線連接；正負母線間跨接濾波電容；制動單元功率電路並接於濾波電容的兩端；逆變單元連接電機；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接於變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網。本發明能夠解決電網斷電後系統制動工作時的控制電源供電的難題，並且只需在現有裝置基礎上做簡單改造，成本低、可靠性高。
【專利說明】一種開關磁阻電機調速裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開關磁阻電機調速裝置，尤其是涉及當電網斷電後系統制動工作時能夠實現控制電源供電的開關磁阻電機調速裝置。
【背景技術】
[0002]一般，帶有制動單元的開關磁阻電機調速裝置驅動開關磁阻電機可以實現四象限運行，並且能夠實現在電網斷電狀態下的制動減速停機。一種常用的四象限開關磁阻電機調速裝置，結構圖如圖1所示，整流橋與逆變單元功率電路通過正負母線連接，正負母線間跨接濾波電容。整流橋實現對交流電源的整流，逆變單元連接電機，驅動電機SRM電動或發電運行；制動單元在電機發電運行或電網斷電情況下可以對母線進行能量釋放。
[0003]為了實現裝置的長時間發電運行又兼具斷電制動功能，後來又提出一種改進的開關磁阻電機調速裝置，結構圖如圖2所示，各單元功率電路通過正負母線連接，正負母線間跨接濾波電容。其中回饋單元通過回饋電抗器連接電網，具備整流和回饋功能；逆變單元連接電機，驅動電機SRM電動或發電運行；制動單元在電網斷電或回饋單元故障情況下可以對母線進行能量釋放。該調速裝置在圖1所示的調速裝置的基礎上增加了制動單元，它由控制電源、控制電路、推動電路、功率電路、制動電阻等多個部分構成，增加了系統的複雜程度，降低了可靠性。
[0004]此外，圖1和圖2所示的調速裝置還共同存在以下缺陷:
[0005]一、雖然三個單元的控制電源供電可以取自直流母線或交流電源，或儲能裝置，但均具有局限性。
[0006]二、由於礦用皮帶或提升運輸系統一般為中壓(660V^3300V)產品，當控制電源取自直流母線時，中壓的DC/DC變換器市場上沒有現成的產品，需要定製開發，且器件選型難度較大，可靠性低。
[0007]三、若控制電源取自交流電源(與主迴路不同的電源)，全部或局部電網斷電，控制電源也可能斷電，這樣就無法實現斷電制動停機功能；當控制電源取自儲能裝置時，一般有電池和電容兩種，若採用蓄電池等儲能器件需要單獨的隔爆(本安)結構才能符合礦用國家安標要求，技術複雜，實現難度大；當採用電容儲能，數量太多，有限的空間難於實現放置。
【發明內容】
[0008]為克服上述缺陷，本發明提供了一種開關磁阻電機調速裝置，能夠解決電網斷電後系統制動工作時的控制電源供電的難題，並且只需在現有裝置基礎上做簡單改造，成本低、可靠性高。
[0009]本發明提供的開關磁阻電機調速裝置，包括:回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元,其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路；當該開關磁阻電機調速裝置採用回饋單元時，該開關磁阻電機調速裝置還包括回饋電抗器，回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負母線連接；當該開關磁阻電機調速裝置採用整流橋時，整流橋直接連接電網，整流橋與逆變單元功率電路通過正負母線連接；正負母線間跨接濾波電容；制動單元功率電路並接於濾波電容的兩端；逆變單元連接電機；其中，該開關磁阻電機調速裝置還包括:電源供電單元、電源切換電路、變壓器；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接於變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網。
[0010]所述制動單元功率電路採用IGBT構成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負母線。
[0011 ] 所述電源供電單元包括變壓器、整流二極體及濾波電容，變壓器原邊連接制動電阻，變壓器副邊串接二極體後與電容並接。
[0012]所述電源切換電路採用模擬控制電路或數字控制電路與接觸器或繼電器構成。
[0013]所述數字控制電路由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構成。
[0014]所述回饋電抗器採用單電感、或採用電感與電容組合。
[0015]本發明提供的開關磁阻電機調速裝置通過增加電源切換電路，以及連接於制動單元的電源供電單元，電網斷電後，制動單元開始工作，電源供電單元內部變壓器將制動單元中制動電阻上的高壓變為低壓，整流後，通過電源切換電路向控制電源供電，從而解決了電網斷電後系統制動工作時的控制電源供電的難題，並且只需在現有裝置基礎上做簡單改造，成本低、可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為現有的一種開關磁阻電機調速裝置的結構示意圖；
[0017]圖2為現有的另一種開關磁阻電機調速裝置的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明開關磁阻電機調速裝置實施例一的結構示意圖；
[0019]圖4為本發明開關磁阻電機調速裝置實施例二的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[0021]本發明提供的開關磁阻電機調速裝置實施例一，如圖3所示，包括:整流橋、逆變單元、制動單元、電源源供電單元、電源切換電路、變壓器(圖4中表示為變壓器1)，其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路。該實施例中各個電路、模塊、單元的連接關係如下:整流橋與逆變單元功率電路通過正負母線連接；正負母線間跨接濾波電容C;制動單元功率電路並接於濾波電容C的兩端；逆變單元連接電機SRM ；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接於變壓器1、電源供電單元；變壓器I連接電網。
[0022]本發明提供的開關磁阻電機調速裝置實施例二，如圖4所示，包括:回饋電抗器、回饋單元、逆變單元、制動單元、電源供電單元、電源切換電路、變壓器(圖3表示為變壓器I);其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路。該實施例中各個電路、模塊、單元的連接關係如下:回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網L1、L2、L3，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負母線連接；正負母線間跨接濾波電容C ;制動單元功率電路並接於濾波電容C的兩端；逆變單元連接電機SRM ;電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接於變壓器1、電源供電單元；變壓器I連接電網。
[0023]下面詳細說明各個單元的組成及工作原理:
[0024]制動單元由制動電阻,制動單元功率電路，推動電路、控制電路構成，制動單元功率電路採用IGBT構成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負母線。當制動單元的控制電路檢測到母線電壓升高同時發生電源斷電或回饋單元故障時，產生PWM (脈寬調製)斬波控制信號，驅動IGBT導通、關斷，將母線上多餘的能量消耗到制動電阻上。回饋電抗器電動時起到降低諧波作用，制動時對回饋電流進行濾波。
[0025]逆變單元由逆變單元功率電路、推動電路、控制電路和控制電源構成，根據驅動開關磁阻電機類型，逆變單元功率電路可以是單相或多相結構。電機電動運行時，逆變單元的控制電路通過檢測開關磁阻電機的定轉子相對位置產生電動控制信號，在電機電感上升區間通過推動電路驅動功率電路對電機繞組供電，電能轉換為機械能；電機制動運行時，逆變單元的控制電路通過檢測開關磁阻電機的定轉子相對位置產生制動控制信號，在電機電感下降區間通過推動電路驅動功率電路對電機繞組勵磁，機械能轉換為電能，逆變單元將電機發電轉換為直流電能向直流母線充電。
[0026]回饋單元由回饋單元功率電路、推動電路、控制電路和控制電源構成，回饋單元功率電路採用IGBT構成橋式結構，根據所接電源類型可以是單相或多相。電機電動運行時，與IGBT並聯的二極體起整流橋的作用；制動運行時，控制電路檢測到母線電壓升高，發出回饋驅動信號，經推動電路變換後驅動功率電路工作，將母線上的直流電流按照進線交流電網電壓相序逆變成交流電流回饋電網。
[0027]電源供電單元包括變壓器(圖3、圖4中表示為變壓器Tl)、整流二極體Dl及濾波電容Cl，變壓器器Tl原邊連接制動電阻，變壓器Tl副邊串接二極體Dl後與電容Cl並接。電源供電單元可以將制動電阻上的電壓進行降壓、整流和濾波，連接到電源切換電路。
[0028]電源切換電路採用模擬控制電路或數字控制電路與接觸器組成，接觸器也可以換為繼電器。
[0029]如果電源切換電路採用數字控制電路，數字控制電路可以由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構成。
[0030]回饋電抗器採用單電感、或採用電感與電容組合。
[0031]電源切換電路和電源供電單元配合的工作流程如下:
[0032]電網正常時，各單元的控制電路和功率電路的電源均由電網提供，電網電壓經過變壓器I降壓後送入電源切換電路向控制電源供電；當電網突然斷電時，制動單元開始工作，電源切換電路將電源供電單元連接到各單元的控制電源，此時控制電源由電源供電單元供電。[0033]本發明通過增加電源切換電路，以及連接於制動單元的電源供電單元，電網斷電後，制動單元開始工作，電源供電單元內部變壓器將制動單元中制動電阻上的高壓變為低壓，整流後，通過電源切換電路向控制電源供電，從而解決了電網斷電後系統制動工作時的控制電源供電的難題，並且只需在現有裝置基礎上做簡單改造，成本低、可靠性高。
[0034]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種開關磁阻電機調速裝置，包括:回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元，其中，回饋單元包括回饋單元功率電路,逆變單元包括逆變單元功率電路,制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路； 當該開關磁阻電機調速裝置採用回饋單元時，該開關磁阻電機調速裝置還包括回饋電抗器，回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負母線連接； 當該開關磁阻電機調速裝置採用整流橋時，整流橋直接連接電網，整流橋與逆變單元功率電路通過正負母線連接； 正負母線間跨接濾波電容； 制動單元功率電路並接於濾波電容的兩端； 逆變單元連接電機； 其特徵在於，該開關磁阻電機調速裝置還包括:電源供電單元、電源切換電路、變壓器；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接於變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網。
2.根據權利要求1所述的開關磁阻電機調速裝置，其特徵在於，所述制動單元功率電路採用IGBT構成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負母線。
3.根據權利要求1所述的開關磁阻電機調速裝置，其特徵在於，所述電源供電單元包括變壓器、整流二極體及濾波電容，變壓器原邊連接制動電阻，變壓器副邊串接二極體後與電容並接。
4.根據權利要求1所述的開關磁阻電機調速裝置，其特徵在於，所述電源切換電路採用模擬控制電路或數字控制電路與接觸器或繼電器構成。
5.根據權利要求1所述的開關磁阻電機調速裝置，其特徵在於，所述數字控制電路由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構成。
6.根據權利要求1所述的開關磁阻電機調速裝置，其特徵在於，所述回饋電抗器採用單電感、或採用電感與電容組合。
【文檔編號】H02P6/24GK103916059SQ201210592064
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】丁金龍 申請人:北京中紡銳力機電有限公司