專利名稱：全頻率交交變頻起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變頻起動器，特別是全頻率交交變頻起動器。
技術(shù)背景目前在大多數(shù)電氣傳動中，大、中功率的交流異步電動機(jī)起動多釆用可控硅調(diào)壓起動器，又稱軟起動器，它存在下列不足1、 起動電流為額定電流的3倍。2、 起動力矩只有額定力矩的1/3，只適用于大、中容量電機(jī)空載或輕載起動。3、 輸出波形差，諧波分量大，嚴(yán)重污染電源，諧波電流會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈沖和附加損耗。4、 停機(jī)時向電機(jī)輸入直流，屬于能耗制動。5、 由于采用可控硅移相調(diào)壓，電壓與電流相角差大，因而功率因數(shù)低。變頻起動是交流異步電動機(jī)起動性能最好的起動方式，但現(xiàn)有的交直交變 頻器價格較貴，所以多數(shù)情況下，交流異步電動機(jī)輕載起動，用戶仍選用起動 性能不如變頻起動的軟起動器起動。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種全頻率交交變頻起動器，它沒有 中間直流環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)和控制方法簡單、體積小、成本較低，起動平穩(wěn)、無電流 沖擊，可實(shí)現(xiàn)再生制動停機(jī)、節(jié)約能源。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種全頻率交交變頻起 動器，它由全頻率交交變頻控制器、制動停機(jī)控制器和包含控制電路的主電路 板組成；與三相交流電源連結(jié)的主電路進(jìn)線端A、 B、 C依次與電壓表V、串聯(lián)電 流表A和熱繼電器RJ的電流互感器LHI、 LH2及LH3、濾波電抗器Ll、 L2及L3、 接觸器C1及C2、快速熔斷器RS0及三組由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管 并聯(lián)組成的雙向全控元件IGBT連接，各組雙向全控元件IGBT分別經(jīng)R、 S、 T 輸出端與被調(diào)控的三相異步電機(jī)的三相繞組分別連結(jié)?？刂齐娐返碾娫摧斎攵?與三相交流電源中的一端相連結(jié)，再與自由停機(jī)按鈕TA、過流繼電器接點(diǎn)J2、 熱繼電器接點(diǎn)RJ、工頻切換繼電器接點(diǎn)n、起動按鈕QA、接觸器C2的常閉觸 點(diǎn)C2及接觸器Cl串聯(lián)后與零線N連結(jié)；與接觸器C2的常開觸點(diǎn)c2并聯(lián)的工 頻切換繼電器Jl的一個接點(diǎn)與熱繼電器接點(diǎn)RJ連結(jié)，Jl的另一個接點(diǎn)與常閉 制動停機(jī)按鈕TA'、常閉觸點(diǎn)Cl及接觸器C2串聯(lián)后與零線N連結(jié)；和起動按 鈕QA并聯(lián)的常開按扭QA'與常閉制動停機(jī)按扭TA'同軸連結(jié)，J4和cl串聯(lián)后 與起動按鈕QA及常開按扭QA'并聯(lián)；并聯(lián)在控制電路中的停止指示燈與接觸器
Cl、 C2的常閉觸點(diǎn)C1、 C2串聯(lián)，起動指示燈與接觸器Cl的常開觸點(diǎn)cl串聯(lián)， 運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈與接觸器C2的常開觸點(diǎn)c2串聯(lián)。每組雙向全控元件IGBT由兩個 帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成，每組雙向全控元件IGBT各并聯(lián)1只壓 敏電阻YR。變頻控制器的三相交流電源輸入端與主電路的接觸器C1連結(jié)，變 頻控制器的接點(diǎn)G1、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9分別各自與雙向全控元件IGBT相對應(yīng)的接點(diǎn)Gl、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9連結(jié)。變頻控 制器的過流檢測電路接點(diǎn)LH1、 LH2分別各自與主電路的電流互感器LH1、 LHh LH3連結(jié)，控制電路的J1， J2分別各自與變頻控制器的工頻切換繼電器輸出接 點(diǎn)Jl、過流繼電器的輸出接點(diǎn)J2連結(jié)；變頻控制器的降速控制電路輸入接點(diǎn) J3-l與制動停機(jī)控制器的降速控制輸出端J3-1連結(jié)，控制電路的J4與制動停 機(jī)控制器的停機(jī)延時繼電器的常閉輸出接點(diǎn)J4連結(jié)。本實(shí)用新型的有益效果是與現(xiàn)有的交直交變頻器相比，全頻率交交變頻 起動器具有下列優(yōu)點(diǎn)1. 沒有中間直流環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)和控制方法簡單、體積小、成本較低。2. 全頻率交交變頻器的輸出頻率上限可超過電源頻率。3. 電流波形接近正弦波，故功率因數(shù)高、對電源污染小。4. 起動力矩等于額定力矩，屬于恒轉(zhuǎn)矩起動，可適用于各種負(fù)載下的交 流異步電動機(jī)起動。5. 轉(zhuǎn)換效率高，停機(jī)時可實(shí)現(xiàn)再生制動停機(jī)，使機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能返 回電網(wǎng)，節(jié)約能源。6. 起動電流幾乎等于負(fù)載電流，故起動平穩(wěn)，無電流沖擊；有效提高設(shè) 備的使用壽命，用戶主變壓器容量可以相應(yīng)減小，用電系統(tǒng)總投入降低。

圖l是本實(shí)用新型的電路方框圖。圖2是交流異步電動機(jī)的各種起動方式在起動過程中起動電流與負(fù)載電流 比值K的變化曲線。圖2中1 —輕載直接起動；2--輕載一級減壓起動；3— 輕載軟起動；4—變頻額定負(fù)載起動；5 —變頻輕載起動。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。實(shí)施例如圖1所示 一種全頻率交交變頻起動器，其特征在于 一種全頻 率交交變頻起動器，它由全頻率交交變頻控制器l、制動停機(jī)控制器2和包含控 制電路4的主電路板3組成；與三相交流電源連結(jié)的主電路進(jìn)線端A、 B、 C依 次與電壓表V、串聯(lián)電流表A和熱繼電器RJ的電流互感器LHI、 LH2及LH3、濾 波電抗器L1、 L2及L3、接觸器C1及C2、快速熔斷器RS0及三組由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成雙向全控元件IGBT連接，各組雙向全控元件 IGBT分別經(jīng)R、S、T輸出端與被調(diào)控的三相異步電機(jī)5的三相繞組分別連結(jié)。控 制電路4的電源輸入端與三相交流電源中的一端相連結(jié)，再與自由停機(jī)按鈕TA、 過流繼電器接點(diǎn)J2、熱繼電器接點(diǎn)RJ、工頻切換繼電器接點(diǎn)J1、起動按鈕QA、 接觸器C2的常閉觸點(diǎn)C2及接觸器C1串聯(lián)后與零線N連結(jié)；與接觸器C2的常 開觸點(diǎn)c2并聯(lián)的工頻切換繼電器Jl的一個接點(diǎn)與熱繼電器接點(diǎn)RJ連結(jié)，Jl 的另一個接點(diǎn)與常閉制動停機(jī)按鈕TA'、常閉觸點(diǎn)Cl及接觸器C2串聯(lián)后與零 線N連結(jié)；和起動按鈕QA并聯(lián)的常開按扭QA'與常閉制動停機(jī)按扭TA'同軸 連結(jié)，J4和cl串聯(lián)后與起動按鈕QA及常開按扭QA'并聯(lián)；并聯(lián)在控制電路4 中的停止指示燈與接觸器Cl、 C2的常閉觸點(diǎn)C1、 C2串聯(lián)，起動指示燈與接 觸器C1的常開觸點(diǎn)cl串聯(lián)，運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈與接觸器C2的常開觸點(diǎn)c2串聯(lián)。每 組雙向全控元件IGBT由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成，每組雙向 全控元件IGBT各并聯(lián)1只壓敏電阻YR,用作對元件過電壓保護(hù)。變頻控制器l 的三相交流電源輸入端與主電路3的接觸器C1連結(jié)，變頻控制器1的接點(diǎn)Gl、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9 分別各自與雙向全控元件IGBT相對應(yīng)的接點(diǎn)Gl、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9連結(jié)。變頻控制器l的過流檢測 電路接點(diǎn)LH1、 LH2分別各自與主電路3的電流互感器LH1、 LH2、 LH3連結(jié)，控 制電路4的Jl, J2分別各自與變頻控制器1的工頻切換繼電器輸出接點(diǎn)Jl、過 流繼電器的輸出接點(diǎn)J2連結(jié)；變頻控制器1的降速控制電路輸入接點(diǎn)J3-l與 制動停機(jī)控制器2的降速控制輸出端J3-l連結(jié)，控制電路4的J4與制動停機(jī) 控制器2的停機(jī)延時繼電器的常閉輸出接點(diǎn)J4連結(jié)。被調(diào)控的交流異步電動機(jī)5起動時，先按下起動按鈕，接觸器C1閉合，變 頻控制器1及主電路3的輸入端得電，選擇變頻起動時間后，按下運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕QA' ,變頻控制器1運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出控制信號L對雙向全控1#--9#元件進(jìn)行實(shí)時控制， 在負(fù)載處得到頻率和電壓均可調(diào)控的三相互差120。的交流電壓逐漸升高，其輸 出頻率上限可達(dá)電源頻率以上。隨著頻率和交流電壓按設(shè)定的起動時間逐漸升高，交流異步電動機(jī)5的轉(zhuǎn) 速也同步升到額定轉(zhuǎn)速，變頻控制器1的工頻切換繼電器Jl動作，接觸器Cl 斷電，接觸器C2得電，被調(diào)控的交流異步電動機(jī)5切換到工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻控制 器1及雙向全控元件IGBT停止工作。當(dāng)變頻控制器1通過電流互感器LHI、LH2及LH3檢測到雙向全控元件IGBT 發(fā)生過流時，立即自動停止Vcs信號輸出，同時J2斷電跳閘，其常閉接點(diǎn)C2斷 開，雙向全控元件IGBT及被調(diào)控的交流異步電動機(jī)5得到保護(hù)。主電路3中的快速熔斷器RSO用作常規(guī)過流保護(hù)， 一旦變頻控制器1內(nèi)的
過流繼電器J2及電子過流開關(guān)出現(xiàn)故障，失去保護(hù)作用時，快速熔斷器RSO起 到保護(hù)作用。RJ熱繼電器對電機(jī)作常規(guī)熱保護(hù)和單相運(yùn)行保護(hù)。當(dāng)需要再生制動停機(jī)，按下TA' , C2斷電，Cl得電，變頻控制器l及雙向 全控元件IGBT又開始工作，變頻控制器1降速控制輸入端受制動停機(jī)控制器控 制，使其頻率按一定速度下降；當(dāng)降至零，延時幾秒鐘，J4動作，它的常閉接 點(diǎn)J4使C1斷電，接觸器C1、變頻控制器1及雙向全控元件IGBT停止工作，從而實(shí)現(xiàn)再生制動停機(jī)，使機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能返回電網(wǎng)，節(jié)約能源。按下自由停機(jī)按鈕TA, Cl、 C2斷電，被控的交流異步電動機(jī)5停機(jī)。為了維修方便，控制電路各部分彼此聯(lián)接全采用接插件聯(lián)接。交流異步電動機(jī)的各種起動方式在起動過程中，起動電流與負(fù)載電流比值K 的變化曲線如圖2所示圖2中1 —輕載直接起動；2-輕載一級減壓起動； 3—輕載軟起動；4-變頻額定負(fù)載起動；5--變頻輕載起動。 其中，1-輕載直接起動，2-輕載一級減壓起動和3-輕載軟起動的K=3-6. 5; 而包括釆用本實(shí)用新型全頻率交交變頻起動器在內(nèi)的變頻額定負(fù)載起動的K值 僅接近于1，變頻輕載起動的K值僅為0. 2 — 0. 3。所以，變頻起動是交流異步 電動機(jī)起動性能最好的起動方式。全頻率交交變頻起動器與現(xiàn)有的變頻起動器相比，具有結(jié)構(gòu)和控制方法簡 單、體積小、成本較低、功率因數(shù)高、對電源污染小、轉(zhuǎn)換效率高，停機(jī)時可 實(shí)現(xiàn)再生制動停機(jī)，使機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能返回電網(wǎng)，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1、 一種全頻率交交變頻起動器，其特征在于它由全頻率交交變頻控制器 (1)、制動停機(jī)控制器(2)和包含控制電路(4)的主電路板(3)組成；與三 相交流電源連結(jié)的主電路進(jìn)線端A、 B、 C依次與電壓表V、串聯(lián)電流表A和熱繼 電器RJ的電流互感器LHI、 LH2及LH3、濾波電抗器Ll、"及L3、接觸器Cl及 C2、快速熔斷器RSO及三組由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成的雙 向全控元件IGBT連接，各組雙向全控元件IGBT分別經(jīng)R、 S、 T輸出端與被調(diào) 控的三相異步電機(jī)(5)的三相繞組分別連結(jié)；控制電路(4)的電源輸入端與 三相交流電源中的一端相連結(jié)，再與自由停機(jī)按鈕TA、過流繼電器接點(diǎn)J2、熱 繼電器接點(diǎn)RJ、工頻切換繼電器接點(diǎn)n、起動按鈕QA、接觸器C2的常閉觸點(diǎn) C2及接觸器Cl串聯(lián)后與零線N連結(jié)；與接觸器C2的常開觸點(diǎn)c2并聯(lián)的工頻切 換繼電器Jl的一個接點(diǎn)與熱繼電器接點(diǎn)RJ連結(jié)，Jl的另一個接點(diǎn)與常閉制動 停機(jī)按鈕TA'、常閉觸點(diǎn)Cl及接觸器C2串聯(lián)后與零線N連結(jié)；和起動按鈕QA 并聯(lián)的常開按扭QA'與常閉制動停機(jī)按扭TA'同軸連結(jié)，J4和cl串聯(lián)后與起 動按鈕QA及常開按扭QA'并聯(lián)；并聯(lián)在控制電路(4)中的停止指示燈與接觸 器Cl、C2的常閉觸點(diǎn)Cl、C2串聯(lián)，起動指示燈與接觸器Cl的常開觸點(diǎn)cl 串聯(lián)，運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈與接觸器C2的常開觸點(diǎn)c2串聯(lián)；每組雙向全控元件IGBT 由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成，每組雙向全控元件IGBT各并聯(lián) 1只壓敏電阻YR;變頻控制器(1)的三相交流電源輸入端與主電路(3)的接 觸器Cl連結(jié)，變頻控制器(1 )的接點(diǎn)Gl、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9分別各自與雙向全控元件IGBT相對應(yīng)的 接點(diǎn)G1、 Sl、 G2、 S2、 G3、 S3、 G4、 S4、 G5、 S5、 G6、 S6、 G7、 S7、 G8、 S8、 G9、 S9連結(jié)；變頻控制器(1 )的過流檢測電路接點(diǎn)LH1、 LH2分別各自與主電 路(3)的電流互感器LH1、 LH2連結(jié)，控制電路(4)的Jl, J2分別各自與變 頻控制器U)的工頻切換繼電器輸出接點(diǎn)Jl、過流繼電器的輸出接點(diǎn)J2連結(jié)， 變頻控制器(1)的降速控制電路輸入接點(diǎn)J3-l與制動停機(jī)控制器(2)的降速 控制輸出端J3-l連結(jié)，控制電路(4)的J4與制動停機(jī)控制器(2)的停機(jī)延 時繼電器的常閉輸出接點(diǎn)J4連結(jié)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種全頻率交交變頻起動器，它由全頻率交交變頻控制器、制動停機(jī)控制器和包含控制電路的主電路板組成；與三相交流電源連結(jié)的主電路進(jìn)線端A、B、C依次與電壓表、串聯(lián)電流表和熱繼電器的電流互感器、濾波電抗器、接觸器C1及C2、快速熔斷器及三組由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成的雙向全控元件IGBT連接，各組雙向全控元件IGBT分別經(jīng)R、S、T輸出端與被調(diào)控的三相異步電機(jī)連結(jié)。每組雙向全控元件IGBT由兩個帶反向二極管的場效應(yīng)三極管并聯(lián)組成，每組雙向全控元件IGBT各并聯(lián)1只壓敏電阻YR。全頻率交交變頻起動器具有結(jié)構(gòu)和控制方法簡單、體積小、成本較低、功率因數(shù)高和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02P1/26GK201039049SQ20072010889
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者戴征煌, 許云波 申請人:許云波;戴征煌