專利名稱：無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動機變頻 調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在風(fēng)機和水泵領(lǐng)域應(yīng)用的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，使用的電機主要有籠型轉(zhuǎn) 子感應(yīng)電機、繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機和永磁同步電機，這三種電機組成的變頻調(diào)速 系統(tǒng)各有各的優(yōu)勢，但也各有各的缺點。由于籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機變頻調(diào)速系統(tǒng) 的變頻器功率略大于電機功率，在需要大功率電機的應(yīng)用場合，需要變頻器的 功率也大，變頻調(diào)速系統(tǒng)的成本高；繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機必須采用電刷和滑環(huán)來 實現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組與變頻器電路的連接，由于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(chǎn)生火花，從而降低了繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機在含有易燃易爆氣 體環(huán)境中的應(yīng)用。永磁同步電機轉(zhuǎn)子采用永磁體，電機氣隙磁場接近恒值，無 法按需要控制其大小。所以對于做電動機而言，難以實現(xiàn)弱磁調(diào)速，對于要求 高轉(zhuǎn)速的應(yīng)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(diào) 速系統(tǒng)的場合應(yīng)用較少。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明就是為了解決上述技術(shù)問題而提供一種無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系 統(tǒng)，目的是可以根據(jù)工況的需要，選擇合適的運行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。為達上述目的本發(fā)明無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動機、工頻電
網(wǎng)，電動機的定子功率繞組直接與工頻電網(wǎng)相聯(lián)接；定子控制繞組的每相分別
與逆變器下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極和上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射 極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨立的
信號發(fā)生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器并聯(lián)，整流器與工頻電網(wǎng)連接; 所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體 管由兩個絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)，其中下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極與上 橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)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(fā)射極和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由"g,信號發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由^2信號發(fā)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(fā)射極和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由"w信號發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"^信號發(fā)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(fā)射極和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體 管由信號發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"w信號發(fā)送器控制。
所述的每組上橋臂絕緣柵雙極晶體管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晶體管的發(fā)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(lián)構(gòu)成，每個濾波電容的兩端并聯(lián)一 個電阻。
所述的每個絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極和集電極之間反并聯(lián)二極管。
5本發(fā)明的優(yōu)點和效果如下
本發(fā)明可以根據(jù)工況的需要，選擇合適的運行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。異步 運行可以用于同步運行的啟動過程，首先使無刷雙饋電動機異步啟動，然后再 牽入同步，這種啟動方式更加平穩(wěn)。同步運行時，可以任意調(diào)節(jié)定子功率繞組 的功率因數(shù)。無刷雙饋電機變頻調(diào)速系統(tǒng)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(shù)，可 以實現(xiàn)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(xiàn)無功功率只在逆變器與電機之間流動， 逆變器與電網(wǎng)之間沒有無功功率交換，實現(xiàn)電網(wǎng)只向調(diào)速系統(tǒng)提供有功功率， 節(jié)省電網(wǎng)的變壓器容量，減少輸電損耗，達到節(jié)能的目的。并且省掉了電刷和 滑環(huán)，使電機的維護更加簡單，節(jié)省了維護的費用和時間，使運行更加安全可罪。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是異步運行時信號發(fā)生器發(fā)出的控制信號。 圖3是同步運行時信號發(fā)生器發(fā)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(wǎng)；8、 ^信號發(fā)生器；9、 ^2信號發(fā)生 器；10、 ^3信號發(fā)生器；11、 "^信號發(fā)生器；12、 ^5信號發(fā)生器；13、 ^6信 號發(fā)生器；14、 7!驅(qū)動信號；15、 ！T2驅(qū)動信號；16、 73驅(qū)動信號；17、 T^驅(qū)動 信號；18、 &驅(qū)動信號；19、 T^驅(qū)動信號；20、轉(zhuǎn)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(fā)
6生器、"g2信號發(fā)生器、、3信號發(fā)生器、"^信號發(fā)生器、"gs信號發(fā)生器和"^信
號發(fā)生器發(fā)送的控制信號。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施 例所限。
如圖1所示，本發(fā)明無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動機2、工頻 電網(wǎng)7，電動機2的定子功率繞組1直接與工頻電網(wǎng)7相聯(lián)接；定子控制繞組3 的每相分別與逆變器4下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極和上橋臂絕緣柵雙極 晶體管的發(fā)射極連接，逆變器4中的六個絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分 別與相互獨立的信號發(fā)生器連接，逆變器4與直流濾波器5和整流器6并聯(lián)， 整流器6與工頻電網(wǎng)7連接；所述的逆變器4由三組橋臂絕緣柵雙極晶體管并 眹，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體管由兩個絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)，其中下橋臂 絕緣柵雙極晶體管的集電極與上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。所述每 組上橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極與直流濾波器5的正極連接，每組下橋臂 絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與直流濾波器5的負極連接。所述的每個絕緣柵雙 極晶體管的發(fā)射極和集電極之間反并聯(lián)二極管，直流濾波器5由兩個濾波電容 串聯(lián)構(gòu)成，每個濾波電容的兩端并聯(lián)一個電阻。
無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，由信號發(fā)生器分別向逆變器4 的六個絕緣柵雙極晶體管發(fā)送導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號，使定子控制繞組3處于 短接狀態(tài)、處于通入直流電流狀態(tài)、處于通入同相SPWM正弦波電流狀態(tài)或處 于通入反相SPWM正弦波電流狀態(tài)。
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(zhuǎn)子為磁阻轉(zhuǎn)子20。當(dāng) ,信號發(fā)生器8通過巧驅(qū)動信號14、 2信號發(fā)生器9通過7^2驅(qū)動信 號15、 ^3信號發(fā)生器10通過73驅(qū)動信號16、 ^4信號發(fā)生器11通過7^驅(qū)動信 號17、 ~5信號發(fā)生器12通過7^5驅(qū)動信號18、 ^6信號發(fā)生器13通過J6驅(qū)動信
號19發(fā)出控制命令，使逆變器4的^、 r4、 7;同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，而A、 r3、 T5同時處于截至狀態(tài)時，r2、 r4、 76與反并聯(lián)的二極管使電動機2的定子控制
繞組3短接，使電機處于異步運行狀態(tài)。當(dāng)w^信號發(fā)生器8通過71驅(qū)動信號14、 Mg2信號發(fā)生器9通過7^驅(qū)動信號15、 ^3信號發(fā)生器10通過73驅(qū)動信號16、 Wg4 信號發(fā)生器11通過7;驅(qū)動信號17、 5信號發(fā)生器12通過 :5驅(qū)動信號18、^6信 號發(fā)生器13通過76驅(qū)動信號19發(fā)出控制命令，使逆變器4的7\、 T^按照脈沖^
和^3的控制，交替處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，而^、 r4、 rs同時處于截至狀態(tài)，r6
處于恒定導(dǎo)通狀態(tài)，則電動機2的定子控制繞組3通入直流電流，使電機處于
同步運行狀態(tài)。調(diào)節(jié)逆變器4的巧、A控制脈沖t^和^的占空比，可以改變電
動機2定子功率繞組1的功率因數(shù)。此時的無刷雙饋電動機調(diào)速系統(tǒng)特性類似 于電勵磁同步電動機。當(dāng)"^信號發(fā)生器8通過"驅(qū)動信號14、 ^2信號發(fā)生器9 通過72驅(qū)動信號15、 "w信號發(fā)生器10通過r3驅(qū)動信號16、 ^4信號發(fā)生器11 通過A驅(qū)動信號17、 "^信號發(fā)生器12通過rs驅(qū)動信號18、 ^6信號發(fā)生器13 通過&驅(qū)動信號19發(fā)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(diào)速系統(tǒng)處于超同步運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 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(diào)速系統(tǒng)處于亞同步運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步速以下。
權(quán)利要求
1、無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動機、工頻電網(wǎng)，其特征在于電動機的定子功率繞組直接與工頻電網(wǎng)相聯(lián)接；定子控制繞組的每相分別與逆變器下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極和上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨立的信號發(fā)生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器并聯(lián)，整流器與工頻電網(wǎng)連接；所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體管由兩個絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)，其中下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極與上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在所述 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晶體管的發(fā)射極 和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體管由zv信號 發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"g2信號發(fā)送器控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所 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(fā)射 極和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體管由 3信 號發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由^4信號發(fā)送器控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所 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(fā)射 極和下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極連接，上橋臂絕緣柵雙極晶體管由^5信 號發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由^6信號發(fā)送器控制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所 述的每組上橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極與直流濾波器的正極連接，每組下 橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極與直流濾波器的負極連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所述的直流濾波器由兩個濾波電容串聯(lián)構(gòu)成，每個濾波電容的兩端并聯(lián)一個電阻。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所述 的每個絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極和集電極之間反并聯(lián)二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)。包括電動機、工頻電網(wǎng)，定子控制繞組的每相分別與逆變器下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極和上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接，逆變器中的六個絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨立的信號發(fā)生器連接，逆變器與直流濾波器和整流器并聯(lián)，整流器與工頻電網(wǎng)連接；所述的逆變器由三組橋臂絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體管由兩個絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)，其中下橋臂絕緣柵雙極晶體管的集電極與上橋臂絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。本發(fā)明的優(yōu)點效果可以根據(jù)工況的需要，選擇合適的運行狀態(tài)，提高生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者正 王 申請人:沈陽共創(chuàng)科技有限公司