一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓大功率電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制，尤其涉及一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于電學(xué)部電機(jī)及其控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率電機(jī)變頻調(diào)速是電機(jī)能效提升的重要手段，隨著電力電子器件的持續(xù)進(jìn)步，大功率電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。目前常用的變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案主要集中在對常規(guī)電機(jī)附加變頻器，未對變頻電機(jī)與變頻調(diào)速系統(tǒng)作為一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)架進(jìn)行考慮，存在著一些局限性，如高壓三相電機(jī)加級聯(lián)型高壓變頻器是最常用的驅(qū)動(dòng)解決方案，其弱點(diǎn)是每相由若干個(gè)獨(dú)立的H橋的電位各不相同，必須進(jìn)行絕緣處理，也較難實(shí)現(xiàn)液體散熱冷卻；三電平變頻調(diào)速方案雖然能解決功率器件的共地問題，但由于功率器件的耐受電壓和電流的限制，無法實(shí)現(xiàn)高電壓和大電流的輸出；多電平可以突破一定的電壓限制，但均壓技術(shù)和硬件結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜；二電平三相變頻更受電壓和電流的限制。在電機(jī)端，由于供電電壓等級的提尚，對尚壓電機(jī)的絕緣系統(tǒng)及制造工藝要求也是大大提尚，電機(jī)的絕緣壽命降低，制造工藝成本提高，電機(jī)散熱條件變差，功率密度下降。
[0003]基于對這些因素的考慮，特提出本實(shí)用新型，擬解決上述難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)，提供一種尚低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以達(dá)到提尚電機(jī)絕緣壽命、提尚電機(jī)的散熱能力的目的。為此，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案。
[0005]一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機(jī)、與移相變壓器、整流電路、逆變電路和多相電機(jī)相連的控制電路，移相變壓器的初級繞組與交流電源相連，移相變壓器的次級繞組與整流電路相連，其特征在于:次級繞組的數(shù)量與整流電路的數(shù)量相同，一次級繞組與一整流電路相連接，各整流電路間共地連接形成共地的直流電源，整流電路的輸出端與逆變電路相連。系統(tǒng)與電網(wǎng)端相連的為移相壓器的初級繞組端，其次級繞組為若干個(gè)移相繞組，根據(jù)多相變頻的相位數(shù)，對移相繞組均勻分布移相角度，減輕對電網(wǎng)端諧波污染。通過移相變壓，可以有效地把高壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)化成若干獨(dú)立的低電壓三相交流電源，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的高低壓轉(zhuǎn)換，使后端的整流電路、逆變電路、多相電機(jī)均可以按較低電壓規(guī)范設(shè)計(jì)，這樣相比高壓電機(jī)而言，電機(jī)繞組的絕緣厚度可以明顯減薄，散熱效果顯著改善，電機(jī)定子內(nèi)的有效導(dǎo)體利用率有較大的提高。經(jīng)過移相變壓器變壓后的各路交流電源，一一對應(yīng)配置一個(gè)交流整流電路，由于移相的原因，各路交流電路電壓的幅值有細(xì)微的差別，使整流濾波后的直流電壓也有細(xì)微差異；故而，本技術(shù)方案采用移相變壓器，整流后的直流電源互相獨(dú)立存在；各整流電路間共地連接，可以簡化冷卻結(jié)構(gòu)，增加冷卻方式的選擇范圍，本技術(shù)方案在實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流的同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡單，降低絕緣要求，提高電機(jī)的散熱性，增加功率密度。
[0006]作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型還包括以下附加技術(shù)特征。
[0007]逆變電路的數(shù)量與多相電機(jī)定子的相數(shù)相同，一逆變電路與一電機(jī)定子繞組的一端相連，電機(jī)定子繞組的另一端互相連接形成多相星形繞組。電機(jī)可以為異步電機(jī)或同步電機(jī)，繞組可以是扁銅電磁線成型線圈，或單股/多股漆包圓銅電磁線。
[0008]整流電路的數(shù)量與逆變電路的數(shù)量相同，一整流電路與一逆變電路相連；或逆變電路數(shù)量為整流電路數(shù)量的整數(shù)倍，逆變電路并聯(lián)形成多相逆變器電路并聯(lián)組；每一多相逆變器電路并聯(lián)組中的多相逆變器數(shù)量相同，一整流電路與一逆變電路組相連。當(dāng)電機(jī)相位足夠多時(shí)，可以實(shí)行一個(gè)次級移相繞組對多個(gè)單元提供電力，簡化移相變壓器的結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的多相逆變器電路為半橋逆變電路。與級聯(lián)型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產(chǎn)品成本，與此同時(shí)，每一回路的半導(dǎo)體PN結(jié)由4個(gè)減少到2個(gè)，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達(dá)到提升效率的目的。
[0010]所述的逆變電路、多相電機(jī)定子繞組的數(shù)量為大于或等于5的整數(shù)；逆變電路、多相電機(jī)定子繞組的數(shù)量與移相變壓器次級繞組、整流電路的數(shù)量相同或?yàn)檎麛?shù)倍。
[0011]所述的控制電路設(shè)通訊線路以對移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)有序控制、反饋及調(diào)整。
[0012]所述的控制電路設(shè)人機(jī)界面以對移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機(jī)的運(yùn)行實(shí)時(shí)觀察并能通過控制策略的調(diào)整進(jìn)行相序控制。本技術(shù)方案通過控制策略的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)變極和變相運(yùn)行，在不增加電機(jī)渦流損耗的前提下，提高系統(tǒng)的調(diào)速比。
[0013]所述的整流電路為三相全橋整流電路，其通過二極管、可控硅或IGBT進(jìn)行整流。
[0014]移相變壓器為干式變壓器或油浸變壓器；移相變壓器的初級繞組、次級繞組為星型接法、三角型接法、或星/三角復(fù)合接法。
[0015]所述的逆變電路與整流電路共地；所述的逆變電路為二電平橋式逆變電路、三電平橋式逆變電路、或多電平橋式逆變電路。
[0016]有益效果:1、系統(tǒng)通過移相變壓器與中高壓交流電源連接，有效地降低系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的電力諧波對電網(wǎng)的污染。
[0017]2、移相變壓器后端的整流電路是共同接地線路，多相驅(qū)動(dòng)電路的各有功率模塊均可實(shí)現(xiàn)共同接地，對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱設(shè)計(jì)帶來極大的方便性，產(chǎn)品可以方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水冷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
[0018]3、與級聯(lián)型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產(chǎn)品成本，與此同時(shí)，每一回路的半導(dǎo)體PN結(jié)由4個(gè)減少到2個(gè)，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達(dá)到提升效率的目的。
[0019]4、電機(jī)由高壓規(guī)范設(shè)計(jì)改為低壓規(guī)范設(shè)計(jì)后，可以充分提升定子繞組槽利用率，增大功率密度，與常規(guī)電機(jī)相比，可以實(shí)現(xiàn)同機(jī)座號(hào)更大功率或同功率減小機(jī)座號(hào)，從而大大減少同一功率下的材料用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0020]5、由于電機(jī)相數(shù)多，當(dāng)多相電機(jī)因電力電子器件某相失效時(shí)，仍然能使電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，不致于造成停機(jī)。
[0021]6、對于控制異步感應(yīng)電機(jī)的多相變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可通過控制策略的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)變極和變相運(yùn)行，在不增加電機(jī)渦流損耗的前提下，提高系統(tǒng)的調(diào)速比。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型另一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例一:如圖1所示，本實(shí)用新型包括移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機(jī)、與移相變壓器、整流電路、逆變電路和多相電機(jī)相連的控制電路，移相變壓器的初級繞組與交流電源相連，移相變壓器的次級繞組與整流電路相連，次級繞組的數(shù)量與整流電路的數(shù)量相同，一次級繞組與一整流電路相連接，各整流電路間共地連接形成共地的直流