專利名稱：采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，尤其涉及降低高壓電機(jī)對(duì)拖能耗的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，節(jié)約能源是國家的一項(xiàng)基本國策。目前，在高壓電機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)中，對(duì)電機(jī)的性能進(jìn)行檢測(cè)，尤其是對(duì)電機(jī)的帶載能力檢測(cè)的過程中，為了給電機(jī)匹配負(fù)載，一般采用兩個(gè)電機(jī)對(duì)拖的形式。將另一個(gè)電機(jī)與試驗(yàn)電機(jī)用同軸連接，作為被拖對(duì)象。同時(shí)，被拖電機(jī)所帶負(fù)載為阻性負(fù)載。電機(jī)在試驗(yàn)運(yùn)行過程中，由于兩電機(jī)轉(zhuǎn)速不一樣，轉(zhuǎn)速慢的被拖電機(jī)成發(fā)電狀態(tài)，由于電阻性負(fù)載是耗能性負(fù)載，因此，被拖電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電能不能再回收利用，白白的被消耗掉了，達(dá)不到對(duì)能源的充分利用。因采用低電壓做大容量電機(jī)對(duì)拖系統(tǒng)，對(duì)功率器件、均流電抗器的選擇及系統(tǒng)的體積的限制，限制了大容量電機(jī)對(duì)拖系統(tǒng)的應(yīng)用，而采用公共直流母線的高壓大容量電機(jī)對(duì)拖系統(tǒng)，可以解決低電壓大容量的局限，從而實(shí)現(xiàn)功率器件、均流電抗器的方便選擇，相對(duì)低壓同容量電機(jī)對(duì)拖系統(tǒng)減少90%以上的均流電抗數(shù)量及資金。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種利用逆變器代替阻性負(fù)載進(jìn)行電能再回收的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置。本實(shí)用新型的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，包括整流電路和濾波電路；其特別之處在于:所述整流電路的輸出經(jīng)濾波電路后連接有第一逆變器和第二逆變器，第一逆變器和第二逆變器的輸出端分別與拖動(dòng)電機(jī)、被拖電機(jī)的電源接線端相連接。整流電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，以供逆變器電源之用。拖動(dòng)電機(jī)的輸出軸與被拖電機(jī)的輸出軸機(jī)械連接，拖動(dòng)電機(jī)為實(shí)驗(yàn)電機(jī)，被拖電機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)的負(fù)載。第一逆變器和第二逆變器電源端均與整流電路的輸出端相連接，相當(dāng)于拖動(dòng)電機(jī)與被拖電機(jī)共用直流母線；第一逆變器將直流母線上的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，以驅(qū)使拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；被拖電機(jī)在拖動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下，會(huì)產(chǎn)生交流電能，第二逆變器將產(chǎn)生的交流電能經(jīng)過AC/DC轉(zhuǎn)化后重新輸入至直流母線側(cè)，對(duì)直流母線實(shí)行能量補(bǔ)充，可重新供拖動(dòng)電機(jī)消耗。有效地避免了以往拖動(dòng)電機(jī)采用阻性負(fù)載時(shí)的能量消耗，實(shí)現(xiàn)能量的再利用。本實(shí)用新型的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，所述整流電路的前端為變壓器電路，變壓器電路的一次側(cè)為一個(gè)三相繞組Tl，二次側(cè)為四個(gè)副邊繞組T2、T3、T4和T5，繞組T2、T5位于兩側(cè)，繞組T3、T4位于中間；兩側(cè)的繞組(T2、T5)采用三角形接法，中間的兩繞組(T3、T4)采用星形接法；每個(gè)副邊繞組的輸出均通過六個(gè)二極管組成的三相橋式不控整流電路進(jìn)行整流，六個(gè)三相橋式不控整流電路依次相連接，形成五電平直流母線輸出端P+、A、B、C、P-。在變壓器電路的二次側(cè)設(shè)置四個(gè)副邊繞組，并通過二極管組成的三相橋式不控整流電路進(jìn)行整流，濾波后可形成五電平直流母線輸出端，以供五電平逆變電路之用。本實(shí)用新型的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，所述第一逆變器(3)和第二逆變器均有三個(gè)單相逆變電路組成；單相逆變電路包括由可控器件Sal3、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相連接組成的逆變橋，逆變橋的兩端接于直流母線的P+和P-輸出端，Sal3、Sa22、Sa25、Sa34 為可控器件 IGCT，S16、S19、、S28、S31 為可控器件 IGBT ；二極管V17、V19、V22和V25依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件Sal3與S16之間，負(fù)極端接于可控器件Sa25與S28之間，二極管V17與V19之間與直流母線的A輸出端相連接；二極管V18、V21、V24和V27依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S16與S19之間，負(fù)極端接于可控器件Sa28與S31之間，二極管V21與V24之間與直流母線的B輸出端相連接；二極管V20、V23、V26和V28依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S19與Sa22之間，負(fù)極端接于可控器件S31與Sa34之間，二極管V28與V26之間與直流母線的C輸出端相連接；可控器件Sa22與Sa25之間的連接點(diǎn)為單相逆變電路的輸出端。本實(shí)用新型的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，所述第一逆變器和第二逆變器均為三電平結(jié)構(gòu)，整流電路的輸出經(jīng)濾波電路后輸出+E、0、-E三電平形式。如果逆變器為三電平結(jié)構(gòu)，公共直流母線是一對(duì)對(duì)稱的正負(fù)電源，即兩個(gè)相同的直流電源相迭加，公共直流母線的輸出為0、+E、-E。亦然，更多電平結(jié)構(gòu)的逆變器，公共直流母線依次類推。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，首先利用整流電路形成的直流輸出電壓經(jīng)濾波后作為直流母線電壓，將第一逆變器和第二逆變器結(jié)成共直流母線的形式，將兩逆變器輸出再分別與拖動(dòng)電機(jī)、被拖電機(jī)的電源接線端相連接；當(dāng)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，被拖動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過與之相連接的逆變器的輸出端轉(zhuǎn)化為直流電并注入直流母線上，補(bǔ)充了直流母線的能量消耗，可供拖動(dòng)電機(jī)重新利用，有效地減少了外部電源的消耗。采用本實(shí)用新型的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，可實(shí)現(xiàn)電能再利用、提高電能利用率、達(dá)到節(jié)約能源的目的。

圖1為本實(shí)用新型的公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置原理圖；圖2為本實(shí)用新型中整流電路的電路圖；圖3為本實(shí)用新型的逆變器中單相逆變電路的電路圖。圖中:1整流電路，2濾波電路，3第一逆變器，4第二逆變器，5拖動(dòng)電機(jī)，6被拖電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，給出了本實(shí)用新型的公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置原理圖，其包括整流電路1、濾波電路2、第一逆變器3、第二逆變器4、拖動(dòng)電機(jī)5、被拖電機(jī)6 ;所示的整流電路I用于將高壓交流電轉(zhuǎn)化為直流電，相當(dāng)于直流母線，以供逆變器之用；濾波電路2連接于整流電路I的輸出端，用于濾除雜波信號(hào)。第一逆變器3和第二逆變器4均與整流電路I的輸出端相連接，就相當(dāng)于共直流母線連接方式。拖動(dòng)電機(jī)5、被拖電機(jī)6分別與第一逆變器3和第二逆變器4的輸出端相連接；拖動(dòng)電機(jī)5的輸出軸還與被拖電機(jī)6的輸出軸機(jī)械連接，以便將被拖電機(jī)6作為拖動(dòng)電機(jī)5的負(fù)載。在實(shí)驗(yàn)的過程中，被拖電機(jī)6的轉(zhuǎn)速要慢于拖動(dòng)電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，被拖電機(jī)6在運(yùn)行中處在發(fā)電狀態(tài)，其所產(chǎn)生的電能直接由相連的第二逆變器4吸收和轉(zhuǎn)化。第二逆變器4依據(jù)自身具有的AC/DC轉(zhuǎn)換功能，將吸收的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，直接送入直流母線，補(bǔ)充直流母線電源的損耗。由于兩個(gè)逆變器(3、4)共用同一直流母線，因此，驅(qū)使拖動(dòng)電機(jī)5運(yùn)行的第一逆變器3也同樣得到了內(nèi)部電源補(bǔ)充，從而減少了外部電源的消耗。如圖2所示，以五電平逆變電路為例，輸入輸出電壓6000VAC，給出了本實(shí)用新型中整流電路的電路圖，整流電路I的前端為變壓器電路，變壓器電路的一次側(cè)為一個(gè)三相繞組Tl，二次側(cè)為四個(gè)副邊繞組T2、T3、T4和T5，繞組T2、T5位于兩側(cè)，繞組T3、T4位于中間；兩側(cè)的繞組(T2、T5 )采用三角形接法，中間的兩繞組(T3、T4 )采用星形接法；每個(gè)副邊繞組的輸出均通過六個(gè)二極管組成的三相橋式不控整流電路進(jìn)行整流，六個(gè)三相橋式不控整流電路依次相連接，形成五電平直流母線輸出端P+、A、B、C、P-。如圖3所示，給出了本實(shí)用新型的逆變器中單相逆變電路的電路圖，第一逆變器3和第二逆變器4均由三個(gè)圖3所示的單相逆變電路組成；單相逆變電路包括由可控器件Sal3、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相連接組成的逆變橋，逆變橋的兩端接于直流母線的 P+ 和 P-輸出端，Sal3、Sa22、Sa25、Sa34 為可控器件 IGCT，S16、S19、、S28、S31為可控器件IGBT ;二極管V17、V19、V22和V25依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件Sal3與S16之間，負(fù)極端接于可控器件Sa25與S28之間，二極管V17與V19之間與直流母線的A輸出端相連接；二極管V18、V21、V24和V27依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S16與S19之間，負(fù)極端接于可控器件Sa28與S31之間，二極管V21與V24之間與直流母線的B輸出端相連接；二極管V20、V23、V26和V28依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S19與Sa22之間，負(fù)極端接于可控器件S31與Sa34之間，二極管V28與V26之間與直流母線的C輸出端相連接；可控器件Sa22與Sa25之間的連接點(diǎn)為單相逆變電路的輸出端。如果兩逆變器為三電平結(jié)構(gòu)，公共直流母線是一對(duì)對(duì)稱的正負(fù)電源，即兩個(gè)相同的直流電源相迭加，公共直流母線的輸出為0、+E、-E。如果五電平結(jié)構(gòu)的逆變器，公共直流母線是四個(gè)相同的直流電源相迭加，公共直流母線的輸出為0、+E、+2E、-E、-2E。更多電平結(jié)構(gòu)的逆變器，公共直流母線依次類推。逆變器網(wǎng)電輸入電壓為3300VAC\6000VAC\10000VAC等電壓等級(jí)，逆變器的輸出電壓等級(jí)為3300VAC /6000VAC和10000VAC等，不同的輸出電壓靠簡(jiǎn)單的改變公共直流母線的電壓得到。本實(shí)用新型的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，可有效地將被拖電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化為直流電并補(bǔ)入直流母線上，可供拖動(dòng)電機(jī)重新利用，有效地減少了外部電源的消耗。采用本實(shí)用新型的電機(jī)對(duì)拖裝置，可實(shí)現(xiàn)電能再利用、提高電能利用率、達(dá)到節(jié)約能源的目的。
權(quán)利要求1.一種采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，包括整流電路(I)和濾波電路(2 )，其特征在于:所述整流電路的輸出經(jīng)濾波電路后連接有第一逆變器(3)和第二逆變器(4)，第一逆變器和第二逆變器的輸出端分別與拖動(dòng)電機(jī)(5)、被拖電機(jī)(6)的電源接線端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，其特征在于:所述整流電路(I)的前端為變壓器電路，變壓器電路的一次側(cè)為一個(gè)三相繞組Tl，二次側(cè)為四個(gè)副邊繞組T2、T3、T4和T5，繞組T2、T5位于兩側(cè)，繞組T3、T4位于中間；兩側(cè)的繞組(T2、T5)采用三角形接法，中間的兩繞組(T3、T4)采用星形接法；每個(gè)副邊繞組的輸出均通過六個(gè)二極管組成的三相橋式不控整流電路進(jìn)行整流，六個(gè)三相橋式不控整流電路依次相連接，形成五電平直流母線輸出端P+、A、B、C、P-。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，其特征在于:所述第一逆變器(3)和第二逆變器(4)均有三個(gè)單相逆變電路組成；單相逆變電路包括由可控器件Sal3、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相連接組成的逆變橋，逆變橋的兩端接于直流母線的P+和P-輸出端，Sal3、Sa22、Sa25、Sa34為可控器件IGCT，S16、S19、、S28、S31為可控器件IGBT ;二極管V17、V19、V22和V25依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件Sal3與S16之間，負(fù)極端接于可控器件Sa25與S28之間，二極管V17與V19之間與直流母線的A輸出端相連接；二極管V18、V21、V24和V27依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S16與S19之間，負(fù)極端接于可控器件Sa28與S31之間，二極管V21與V24之間與直流母線的B輸出端相連接；二極管V20、V23、V26和V28依次相串聯(lián)后，正極端接于可控器件S19與Sa22之間，負(fù)極端接于可控器件S31與Sa34之間，二極管V28與V26之間與直流母線的C輸出端相連接；可控器件Sa22與Sa25之間的連接點(diǎn)為單相逆變電路的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，其特征在于:所述第一逆變器(3)和第二逆變器(4)均為三電平結(jié)構(gòu)，整流電路(I)的輸出經(jīng)濾波電路(2)后輸出+E、0、-E三電平形式。
專利摘要本實(shí)用新型的采用公共直流母線的高壓電機(jī)對(duì)拖裝置，包括整流電路和濾波電路，其特征在于所述整流電路的輸出經(jīng)濾波電路后連接有第一逆變器和第二逆變器，第一逆變器和第二逆變器的輸出端分別與拖動(dòng)電機(jī)、被拖電機(jī)的電源接線端相連接。本實(shí)用新型的電機(jī)對(duì)拖裝置，可有效地將被拖電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)化為直流電并補(bǔ)入直流母線上，可供拖動(dòng)電機(jī)重新利用，有效地減少了外部電源的消耗。采用本實(shí)用新型的電機(jī)對(duì)拖裝置，可實(shí)現(xiàn)電能再利用、提高電能利用率、解決了低電壓大容量的局限，從而實(shí)現(xiàn)功率器件、均流電抗器的方便選擇，相對(duì)低壓同容量電機(jī)對(duì)托系統(tǒng)減少90%以上的均流電抗數(shù)量及資金。達(dá)到節(jié)約能源的目的。
文檔編號(hào)H02P27/06GK202978749SQ20122073759
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者尹彭飛, 李元河, 李瑞來, 陳敏, 杜秀虹, 張建美, 張?zhí)鞂?申請(qǐng)人:山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司