專利名稱：無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在風(fēng)機(jī)和水泵領(lǐng)域應(yīng)用的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，使用的電機(jī)主要有籠型轉(zhuǎn) 子感應(yīng)電機(jī)、繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)，這三種電機(jī)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(diǎn)。由于籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 的變頻器功率略大于電機(jī)功率，在需要大功率電機(jī)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(jī)必須采用電刷和滑環(huán)來 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組與變頻器電路的連接，由于滑動(dòng)接觸和電刷磨損，不僅降低了電 機(jī)運(yùn)行的可靠性，而且電刷需要定期維護(hù)和更換，增加了運(yùn)行費(fèi)用和不可靠性。 此外滑動(dòng)接觸容易產(chǎn)生火花，從而降低了繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)在含有易燃易爆氣 體環(huán)境中的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁體，電機(jī)氣隙磁場接近恒值，無 法按需要控制其大小。所以對(duì)于做電動(dòng)機(jī)而言，難以實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速，對(duì)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。
實(shí)用新型內(nèi)容
實(shí)用新型就是為了解決上述技術(shù)問題而提供一種無刷雙饋電動(dòng)機(jī)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(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。為達(dá)上述目的本實(shí)用新型無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、工 頻電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)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(gè)絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨(dú) 立的信號(hào)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(gè)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^V信號(hào)發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"g2信號(hào)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"g3信號(hào)發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"g4信號(hào)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(hào)發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"^信號(hào)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(fù)極連接。
所述的直流濾波器由兩個(gè)濾波電容串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)濾波電容的兩端并聯(lián)一 個(gè)電阻。
所述的每個(gè)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。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果如下
本實(shí)用新型可以根據(jù)工況的需要，選擇合適的運(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。 異步運(yùn)行可以用于同步運(yùn)行的啟動(dòng)過程，首先使無刷雙饋電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)，然 后再牽入同步，這種啟動(dòng)方式更加平穩(wěn)。同步運(yùn)行時(shí)，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(jī)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(jī)的勵(lì)磁磁場大小，從而改變定子功率繞組的功率因數(shù)， 可以實(shí)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(shí)現(xiàn)無功功率只在逆變器與電機(jī)之間流動(dòng)， 逆變器與電網(wǎng)之間沒有無功功率交換，實(shí)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(dá)到節(jié)能的目的。并且省掉了電刷和 滑環(huán)，使電機(jī)的維護(hù)更加簡單，節(jié)省了維護(hù)的費(fèi)用和時(shí)間，使運(yùn)行更加安全可罪。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是異步運(yùn)行時(shí)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的控制信號(hào)。 圖3是同步運(yùn)行時(shí)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的控制信號(hào)。
圖中1、定子功率繞組；2、電動(dòng)機(jī)；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(hào)發(fā)生器；9、 ^2信號(hào)發(fā)生 器；10、 3信號(hào)發(fā)生器；11、 w一信號(hào)發(fā)生器；12、 ^5信號(hào)發(fā)生器；13、 ^6信 號(hào)發(fā)生器；14、 7i驅(qū)動(dòng)信號(hào)；15、 72驅(qū)動(dòng)信號(hào)；16、 73驅(qū)動(dòng)信號(hào)；17、 &驅(qū)動(dòng) 信號(hào)；18、 &驅(qū)動(dòng)信號(hào)；19、 7V驅(qū)動(dòng)信號(hào)；20、轉(zhuǎn)子。
圖2和圖3中的 ,、、2、 3、 We4、 ^5和^6分別為圖1中的^信號(hào)發(fā)生器、"w信號(hào)發(fā)生器、^3信號(hào)發(fā)生器、"^信號(hào)發(fā)生器、^5信號(hào)發(fā)生器和^6信
號(hào)發(fā)生器發(fā)送的控制信號(hào)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 不受實(shí)施例所限。
如圖1所示，本實(shí)用新型無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)2、 工頻電網(wǎng)7，電動(dòng)機(jī)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(gè)絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射 極分別與相互獨(dú)立的信號(hào)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 管并聯(lián)，每組橋臂的絕緣柵雙極晶體管由兩個(gè)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(fù)極連接。所述的每個(gè)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(gè)濾波 電容串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)濾波電容的兩端并聯(lián)一個(gè)電阻。
無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，由信號(hào)發(fā)生器分別向逆變器4 的六個(gè)絕緣柵雙極晶體管發(fā)送導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(hào)，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(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)子為磁阻轉(zhuǎn)子20。當(dāng)、,信號(hào)發(fā)生器8通過。驅(qū)動(dòng)信號(hào)14、 ^2信號(hào)發(fā)生器9通過7^驅(qū)動(dòng)信 號(hào)15、 3信號(hào)發(fā)生器10通過7^驅(qū)動(dòng)信號(hào)16、 ^4信號(hào)發(fā)生器11通過74驅(qū)動(dòng)信 號(hào)17、 ~5信號(hào)發(fā)生器12通過7^驅(qū)動(dòng)信號(hào)18、 ^6信號(hào)發(fā)生器13通過76驅(qū)動(dòng)信 號(hào)19發(fā)出控制命令，使逆變器4的&、 r4、 76同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，而T1、 r3、 ^同時(shí)處于截至狀態(tài)時(shí)，T2、 ？4、 T6與反并聯(lián)的二極管使電動(dòng)機(jī)2的定子控制 繞組3短接，使電機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng) i信號(hào)發(fā)生器8通過71驅(qū)動(dòng)信號(hào)14、 "g2信號(hào)發(fā)生器9通過r2驅(qū)動(dòng)信號(hào)15、^3信號(hào)發(fā)生器10通過5驅(qū)動(dòng)信號(hào)16、Wg4 信號(hào)發(fā)生器11通過r4驅(qū)動(dòng)信號(hào)17、^5信號(hào)發(fā)生器12通過&驅(qū)動(dòng)信號(hào)18、^6信 號(hào)發(fā)生器13通過re驅(qū)動(dòng)信號(hào)19發(fā)出控制命令，使逆變器4的7h巧按照脈沖^i
和^3的控制，交替處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，而 ^、 r4、 5同時(shí)處于截至狀態(tài)，r6
處于恒定導(dǎo)通狀態(tài)，則電動(dòng)機(jī)2的定子控制繞組3通入直流電流，使電機(jī)處于 同步運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)節(jié)逆變器4的馬、馬控制脈沖^和^的占空比，可以改變電
動(dòng)機(jī)2定子功率繞組1的功率因數(shù)。此時(shí)的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性類似 于電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。當(dāng) ,信號(hào)發(fā)生器8通過71驅(qū)動(dòng)信號(hào)14、 "^信號(hào)發(fā)生器9 通過K驅(qū)動(dòng)信號(hào)15、 ^3信號(hào)發(fā)生器10通過73驅(qū)動(dòng)信號(hào)16、 ^4信號(hào)發(fā)生器11 通過 V驅(qū)動(dòng)信號(hào)17、 "^信號(hào)發(fā)生器12通過5驅(qū)動(dòng)信號(hào)18、 "^信號(hào)發(fā)生器13 通過K驅(qū)動(dòng)信號(hào)19發(fā)出控制命令是SPWM信號(hào)，使控制繞組電流相序與功率 繞組電流相序相同時(shí)，無刷雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)處于超同步運(yùn)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(shí)， 無刷雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)處于亞同步運(yùn)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(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、工頻電網(wǎng)，其特征在于電動(dòng)機(jī)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(gè)絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨(dú)立的信號(hào)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(gè)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(dòng)機(jī)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"^信號(hào) 發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由 2信號(hào)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(dòng)機(jī)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"^信號(hào)發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"g4信號(hào)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(dòng)機(jī)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"^信 號(hào)發(fā)送器控制，下橋臂絕緣柵雙極晶體管由"^信號(hào)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(dòng)機(jī)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(fù)極連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所述的直流濾波器由兩個(gè)濾波電容串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)濾波電容的兩端并聯(lián)一個(gè)電阻。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所述 的每個(gè)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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種變頻調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及一種大功率無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。包括電動(dòng)機(jī)、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(gè)絕緣柵雙極晶體管的柵極、發(fā)射極分別與相互獨(dú)立的信號(hào)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(gè)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。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果可以根據(jù)工況的需要，選擇合適的運(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H02P27/06GK201393202SQ20092001332
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
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