專利名稱：用于高壓電動機調(diào)速轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電動機轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙逆變調(diào)速技術(shù)。廣泛應(yīng)用 于電力、水泥及冶金等行業(yè)的風(fēng)機水泵類負(fù)載的繞線式電動機無級調(diào)速， 特別適合于繞線式電機的調(diào)速技術(shù)改造項目。屬于機電技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
風(fēng)機、水泵的應(yīng)用范圍極廣，其年耗電量約占總用量的43%。目 前，這類設(shè)備大多不能調(diào)速，只能采用閥門或擋風(fēng)板來調(diào)節(jié)流量以滿 足負(fù)荷變化的要求。在低壓系統(tǒng)中，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，完 全可以滿足國內(nèi)調(diào)速市場的需要。而在大功率(》250kW)高壓系統(tǒng) 中，變頻調(diào)速和高頻斬波內(nèi)反饋調(diào)速是目前比較常用的調(diào)速方式。
變頻調(diào)速串接在電源和電動機之間，因此要承受電動機的全部功 率，變頻調(diào)速裝置通過改變定子頻率和電壓來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，而大 功率電機供電電壓高(3-10kV)，目前電力電子器件的耐壓制造水平低， 變頻器承受較高的電壓，大量的電力電子器件串聯(lián)運行，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
對于基建項目，釆用高頻斬波內(nèi)反饋調(diào)速和變頻調(diào)速都是可行的 方案。對于改造項目，如原負(fù)載電動機是鼠籠式的，可以采用變頻調(diào) 速方案，如采用高頻斬波內(nèi)反饋調(diào)速，需要更換成內(nèi)反饋電動機，原
來的鼠籠電機報廢，增加了大量的投資，另外，更換后的電動機同原 電動機安裝尺寸不匹配，還需要改造電動機安裝基礎(chǔ)，工程量較大。
在水泥、冶金等高耗能行業(yè)，存在著大量的繞線式電動機，這部 分電機在進(jìn)行節(jié)能改造時，如果采用變頻調(diào)速方案，需要把電動機的 轉(zhuǎn)子引線短接，但是如果變頻器運行中出現(xiàn)故障，電動機改為工頻運 行時，由于轉(zhuǎn)子短接后的電動機不能直接啟動(繞線式電動機正常啟 動時，需要在轉(zhuǎn)子回路串入電阻實現(xiàn)軟啟動)，需要重新把原來的繞 線電機啟動系統(tǒng)恢復(fù)，影響正常的生產(chǎn)并且工程投資和工程量大。如 果采用傳統(tǒng)的串級調(diào)速方式，通過逆變變壓器向電網(wǎng)反饋能量，雖然 可以通過斬波控制減少逆變變壓器的容量，功率因數(shù)有所提高，但是 由于沒有了內(nèi)反饋調(diào)節(jié)線圈的繞組分布消除諧波的效果，以及與高壓 電源的隔離作用，傳統(tǒng)的串級斬波調(diào)速方式存在著對電網(wǎng)的諧波影響 大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對于繞線式電動機調(diào)速改造項目，克服采用高 壓變頻需轉(zhuǎn)子繞組短接但無法直接工頻啟動的缺點，可以保留原電動 機，提供一種可以通過逆變變壓器同時能夠降低諧波影響，不用再增 加濾波裝置的用于高壓電動機調(diào)速轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種用于用于高壓電動機調(diào)速轉(zhuǎn)子側(cè) 控制的雙重逆變器，其特征在于所述雙重逆變器包括兩個獨立的逆變器
Ql、 Q2和一個雙逆變?nèi)@組變壓器T，所述兩個獨立的逆變器Q1、 Q2
并聯(lián)連接，逆變器Q1包括6支晶閘管Q11 Q16和一個電抗器L3，晶鬧 管Qll的陽極、晶閘管Q13的陽極和晶閘管Q15的陽極共同連接在一起， 連接到電抗器L3的輸出端；晶閘管Q14的陰極和晶閘管Q16的陰極和晶 閘管Q12的陰極共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入負(fù)極端(E端)； 晶閘管Qll的陰極和晶閘管Q14的陽極共同連接在一起、晶閘管Q13的 陰極和晶閘管Q16的陽極共同連接在一起以及晶閘管Q15的陰極和晶閘管 Q12的陽極共同連接在一起分別構(gòu)成逆變器Ql的三相交流輸出端(Al、 Bl、 Cl)，
相同結(jié)構(gòu)的逆變器Q2包括6支晶閘管Q21 Q26和一個電抗器L4， 晶閘管的Q 21陽極、晶閘管Q23的陰極和晶閘管Q25的陽極共同連接在 一起，連接到電抗器L4的輸出端；晶閘管Q24的陰極、晶閘管Q26的陰 極和晶閘管Q22的陰極共同連接在一起，連接到雙重逆變部分的輸入負(fù)極 端(E端)；晶閘管Q21的陰極和晶閘管Q24的陽極共同連接在一起、晶 閘管Q23的陰極和晶閘管Q26的陽極共同連接在一起以及晶閘管Q25的 陰極和晶閘管Q22的陽極共同連接在一起分別構(gòu)成逆變器Q2的三相交流 輸出端(A2、 B2、 C2)，
逆變器Ql的電抗器L3的輸入端和逆變器Q2的電抗器L4的輸入端 共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入正極端(P2端)。
所述雙逆變?nèi)@組變壓器T有三套繞組，其中高壓側(cè)有一套繞組，三 相接成Y形，連接到高壓電動機電源入口側(cè)U、 V、 W，低壓側(cè)有兩套繞 組，一套繞組Tql三相接成Y形,連接到逆變器Q1的三相交流輸出端(A1、Bl、 Cl)，另一套繞組Tq2三相接成A形，連接到逆變器Q2的三相交流 輸出端(A2、 B2、 C2)，
所述低壓側(cè)的兩套繞組Tql和Tq2設(shè)計為移相繞組，相位相差60° 。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、 對于繞線式電動機調(diào)速改造項目，可以保留原電動機，利用本 調(diào)速系統(tǒng)中的一臺三繞組移相式逆變變壓器，把能量反饋到電動機的 電源入口側(cè)，由于采用了三繞組逆變變壓器，可以降低諧波影響，不 用再增加濾波裝置。
2、 可以實現(xiàn)多臺調(diào)速裝置的并聯(lián)運行，特別有利于超大容量電機 的運行控制。例如，可以將兩臺3500KW的調(diào)速裝置并聯(lián)運行，控制 一臺7000KW的繞線電動機、雙饋電動機或內(nèi)反饋電動機調(diào)速運行， 本發(fā)明特別適合用于于大型水泵電機(功率大于5000KW)的調(diào)速運 行。
(四)


圖1為本發(fā)明用于高壓電動機轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器的電路圖。 圖2為本發(fā)明的雙重逆變器電路運行電流的矢量圖。 圖3為本發(fā)明的雙重逆變器電路運行電流的波形圖。
(五)
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明涉及的用于高壓電動機轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器， 由兩個獨立的逆變器Q1、 Q2和一個雙逆變?nèi)@組變壓器T組成。所述兩 個獨立的逆變器Q1、 Q2并聯(lián)連接。
逆變器Q1由6支晶閘管Q11 Q16和一個電抗器L3組成。晶閘 管Qll的陽極、晶閘管Q13的陽極和晶閘管Q15的陽極共同連接在 一起，連接到電抗器L3的輸出端；晶閘管Q14的陰極和晶閘管Q16 的陰極和晶閘管Q12的陰極共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸 入負(fù)極端(E端)；晶閘管Qll的陰極和晶閘管Q14的陽極共同連接 在一起、晶閘管Q13的陰極和晶閘管Q16的陽極共同連接在一起以及 晶閘管Ql5的陰極和晶閘管Q12的陽極共同連接在一起分別構(gòu)成逆變 器Q1的三相交流輸出端(Al、 Bl、 Cl)。
相同結(jié)構(gòu)的逆變器Q2由6支晶閘管Q21 Q26和一個電抗器L4 組成。晶閘管的Q21陽極、晶閘管Q23的陰極和晶閘管Q25的陽極 共同連接在一起，連接到電抗器L4的輸出端；晶閘管Q24的陰極、 晶閘管Q26的陰極和晶閘管Q22的陰極共同連接在一起，連接到雙重 逆變器的輸入負(fù)極端(E端)；晶閘管Q21的陰極和晶閘管Q24的陽 極共同連接在一起、晶閘管Q23的陰極和晶閘管Q26的陽極共同連接 在一起以及晶閘管Q25的陰極和晶閘管Q22的陽極共同連接在一起分 別構(gòu)成逆變器Q2的三相交流輸出端(A2、 B2、 C2)。
逆變器Ql的電抗器L3的輸入端和逆變器Q2的電抗器L4的輸 入端共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入正極端(P2端)。
所述雙逆變?nèi)@組變壓器T有三套繞組，其中高壓側(cè)有一套繞組， 三相接成Y形，連接到高壓電動機電源入口側(cè)U、 V、 W。低壓側(cè)有 兩套繞組， 一套繞組Tql三相接成Y形，連接到逆變器Q1的三相交
流輸出端(Al、 Bl、 Cl)，另一套繞組Tq2三相接成A形，連接到逆 變器Q2的三相交流輸出端(A2、 B2、 C2)。用于將直流電逆變成50Hz 的交流電；雙逆變?nèi)@組變壓器T用于將逆變器生成的低電壓變換成 高電壓，反饋到電動機高壓入口側(cè)。
低壓側(cè)的兩套繞組Tql和Tq2設(shè)計為移相繞組，相位相差6 0 ° ，如 圖3所示矢量圖，Tql繞組的電流Ila、 Ilb、 Ilc比Tq2繞組的電流12a、 12b、 12c相位超前60。，逆變電流波形如圖4所示，矢量合成后的逆變變 壓器高壓側(cè)電流Iu、 Iv、 Iw波形諧波含量明顯的減少。因此，通過雙重逆 變后逆變變壓器T輸出電流波形中的諧波成分大幅減少，在不采取任何濾 波措施的情況下，電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)完全能夠滿足"GB/T 14549電能質(zhì) 量公用電網(wǎng)諧波"的要求。
權(quán)利要求
1、一種用于高壓電動機調(diào)速轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器，其特征在于所述雙重逆變器包括兩個獨立的逆變器Q1、Q2和一個雙逆變?nèi)@組變壓器T，所述兩個獨立的逆變器Q1、Q2并聯(lián)連接，逆變器Q1包括6支晶閘管Q11～Q16和一個電抗器L3，晶閘管Q11的陽極、晶閘管Q13的陽極和晶閘管Q15的陽極共同連接在一起，連接到電抗器L3的輸出端；晶閘管Q14的陰極和晶閘管Q16的陰極和晶閘管Q12的陰極共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入負(fù)極端(E端)；晶閘管Q11的陰極和晶閘管Q14的陽極共同連接在一起、晶閘管Q13的陰極和晶閘管Q16的陽極共同連接在一起以及晶閘管Q15的陰極和晶閘管Q12的陽極共同連接在一起分別構(gòu)成逆變器Q1的三相交流輸出端(A1、B1、C1)，相同結(jié)構(gòu)的逆變器Q2包括6支晶閘管Q21～Q26和一個電抗器L4，晶閘管的Q21陽極、晶閘管Q23的陰極和晶閘管Q25的陽極共同連接在一起，連接到電抗器L4的輸出端；晶閘管Q24的陰極、晶閘管Q26的陰極和晶閘管Q22的陰極共同連接在一起，連接到雙重逆變部分的輸入負(fù)極端(E端)；晶閘管Q21的陰極和晶閘管Q24的陽極共同連接在一起、晶閘管Q23的陰極和晶閘管Q26的陽極共同連接在一起以及晶閘管Q25的陰極和晶閘管Q22的陽極共同連接在一起分別構(gòu)成逆變器Q2的三相交流輸出端(A2、B2、C2)，逆變器Q1的電抗器L3的輸入端和逆變器Q2的電抗器L4的輸入端共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入正極端(P2端)，所述雙逆變?nèi)@組變壓器T有三套繞組，其中高壓側(cè)有一套繞組，三相接成Y形，連接到高壓電動機電源入口側(cè)U、V、W，低壓側(cè)有兩套繞組，一套繞組Tq1三相接成Y形，連接到逆變器Q1的三相交流輸出端(A1、B1、C1)，另一套繞組Tq2三相接成Δ形，連接到逆變器Q2的三相交流輸出端(A2、B2、C2)，所述低壓側(cè)的兩套繞組Tq1和Tq2設(shè)計為移相繞組，相位相差60°。
全文摘要
本發(fā)明一種用于高壓電動機調(diào)速轉(zhuǎn)子側(cè)控制的雙重逆變器，應(yīng)用于電力、水泥等行業(yè)的風(fēng)機水泵類負(fù)載的繞線式電動機無級調(diào)速。包括兩個獨立的逆變器Q1、Q2和一個雙逆變?nèi)@組變壓器T，Q1包括6支晶閘管Q11～Q16和一個電抗器L3，Q2包括6支晶閘管Q21～Q26和一個電抗器L4，Q1的L3的輸入端和Q2的L4的輸入端共同連接在一起，連接到雙重逆變器的輸入正極端，所述雙逆變?nèi)@組變壓器T有三套繞組，其中高壓側(cè)有一套繞組，三相接成Y形，低壓側(cè)有兩套繞組，一套繞組Tq1三相接成Y形，另一套繞組Tq2三相接成△形，低壓側(cè)的兩套繞組Tq1和Tq2設(shè)計為移相繞組，相位相差60°。本發(fā)明可以通過逆變變壓器同時能夠降低諧波影響，不用再增加濾波裝置。
文檔編號H02P27/04GK101378243SQ20081015540
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者張建興 申請人:江蘇方程電力科技有限公司