本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力調(diào)速裝置，具體的說是涉及一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置。

背景技術(shù)：

我國的電力資源嚴(yán)重短缺，為了建設(shè)一個節(jié)能型的國家，必須要開發(fā)新型節(jié)能調(diào)速技術(shù)。目前，已經(jīng)有一種由ngw行星機構(gòu)、永磁同步發(fā)電機和逆變并網(wǎng)電路組成的大功率高轉(zhuǎn)速電機用永磁耦合無級調(diào)速裝置，該裝置能夠克服原有磁力耦合器渦流損耗大、導(dǎo)體轉(zhuǎn)子發(fā)熱量大而造成的能源浪費情況，同時可以將磁力耦合器中的渦流熱能回饋到電網(wǎng)，實現(xiàn)開源節(jié)流。在此裝置中，遵循能量守恒的原則，可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機發(fā)電的并網(wǎng)有功功率來實現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。因此，要設(shè)計出一種適用于這個新型節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速裝置。

但在目前，國內(nèi)的石油化工、電力、冶金、造紙、建材等行業(yè)，其大功率高轉(zhuǎn)速離心風(fēng)機和離心泵所采用的調(diào)速方式大多是變頻調(diào)速。鑒于變頻調(diào)速器在發(fā)電廠生產(chǎn)運行中所出現(xiàn)的問題，尤其是變頻設(shè)備故障的嚴(yán)重不確定性，給企業(yè)生產(chǎn)帶來了極大隱患，直接影響到生產(chǎn)運行的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性；同時也給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟損失，這種損失通常是由于電氣設(shè)備發(fā)生故障時，促使負(fù)載減負(fù)荷或處理不及時造成停機。因此，在大功率高轉(zhuǎn)速電機用永磁耦合無級調(diào)速裝置研究的基礎(chǔ)上，研究出一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述大功率高轉(zhuǎn)速離心風(fēng)機和離心泵所采用變頻調(diào)速存在安全隱患，影響生產(chǎn)運行；而大功率高轉(zhuǎn)速電機用永磁耦合無級調(diào)速系統(tǒng)缺乏適應(yīng)性的調(diào)速裝置，提出一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，可實現(xiàn)對負(fù)載的無級調(diào)速、余能回饋電網(wǎng)和系統(tǒng)的軟啟動。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，包括電動機、行星齒輪系和永磁同步發(fā)電機，所述行星齒輪系的輸出軸分別連接永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子和負(fù)載；其特征在于：所述裝置還由斬波調(diào)速裝置、電流檢測控制裝置和上位機組成；所述永磁同步發(fā)電機的定子與所述斬波調(diào)速裝置相連，所述斬波調(diào)速裝置由整流電路模塊、斬波電路模塊和逆變并網(wǎng)電路模塊組成，所述整流電路模塊的輸出端與所述斬波電路模塊的輸入端相連，所述斬波電路模塊的輸出端與所述逆變并網(wǎng)電路模塊的輸入端相連，所述上位機連接設(shè)置在所述逆變并網(wǎng)電路模塊的輸出端上，所述電流檢測控制裝置與所述斬波調(diào)速裝置相連，所述電流檢測控制裝置由逆變電流控制器和dsp數(shù)字處理器構(gòu)成，所述dsp數(shù)字處理器分別與所述整流電路模塊、逆變并網(wǎng)電路模塊相連。

所述整流電路模塊由三組晶閘管組并聯(lián)連接而構(gòu)成，每個晶閘管組由6個晶閘管元件連接而構(gòu)成。

所述斬波電路模塊由兩個回路并聯(lián)而構(gòu)成，第一個回路是由一個絕緣柵雙極性晶體管和一個二極管反向并聯(lián)構(gòu)成，第二個回路是由一個電容元件和一個電感、一個二極管組成的串聯(lián)電路并聯(lián)構(gòu)成。

所述逆變并網(wǎng)電路模塊由三組igbt和二極管的反向并聯(lián)組連接而構(gòu)成。

所述dsp數(shù)字處理器是型號為dsp2812的32位微型處理器。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，結(jié)構(gòu)緊湊合理、工作原理清晰，結(jié)構(gòu)上由行星齒輪系、永磁同步發(fā)電機、斬波調(diào)速裝置、電流檢測控制裝置和上位機組成，通過改變開關(guān)電路的導(dǎo)通時間即控制輸出波形的寬度來控制直流輸出的電壓或電流，具有調(diào)速效率高、成本低、功率因數(shù)高、諧波分量小等優(yōu)點。

具體優(yōu)點如下：

(1)該裝置可以根據(jù)負(fù)載的調(diào)速要求，通過行星齒輪系的分解與合成，用余能直接帶動永磁同步發(fā)電機發(fā)電，再通過對整流電路、斬波電路和逆變電路環(huán)節(jié)的斬波調(diào)速，將發(fā)電機發(fā)出的頻率、電壓變化的電能轉(zhuǎn)換成恒頻恒壓的電能，只要調(diào)節(jié)輸出功率，即可實現(xiàn)對于負(fù)載的無級調(diào)速；

(2)該裝置含有逆變并網(wǎng)電路，可以實現(xiàn)將余能回饋電網(wǎng)，節(jié)約能源；

(3)該調(diào)速裝置還具有反拖電機的能力，即在系統(tǒng)啟動時，該裝置可以使發(fā)電機做電動機運行，將電能轉(zhuǎn)換成機械能幫助系統(tǒng)啟動，起到軟啟動的作用。當(dāng)主電機啟動后電機又自動變?yōu)榘l(fā)電機發(fā)電，省去了傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的啟動裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電路控制模塊示意圖。

圖中：電動機1、行星齒輪系2、行星齒輪系轉(zhuǎn)子3、永磁同步發(fā)電機4、永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子5、斬波調(diào)速裝置6、電流檢測控制裝置7、負(fù)載8、上位機9、整流電路模塊10、斬波電路模塊11、逆變并網(wǎng)電路模塊12、逆變電流控制器13、dsp數(shù)字處理器14。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1-2所示，一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，包括電動機1、行星齒輪系2和永磁同步發(fā)電機4，行星齒輪系2的輸出軸分別連接永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子5和負(fù)載8；該裝置還由斬波調(diào)速裝置6、電流檢測控制裝置7和上位機9組成；永磁同步發(fā)電機4的定子與斬波調(diào)速裝置6相連，斬波調(diào)速裝置6由整流電路模塊10、斬波電路模塊11和逆變并網(wǎng)電路模塊12組成，整流電路模塊10的輸出端與斬波電路模塊11的輸入端相連，斬波電路模塊11的輸出端與逆變并網(wǎng)電路模塊12的輸入端相連，上位機9連接設(shè)置在逆變并網(wǎng)電路模塊12的輸出端上，電流檢測控制裝置7與斬波調(diào)速裝置6相連，電流檢測控制裝置7由逆變電流控制器13和dsp數(shù)字處理器14構(gòu)成，dsp數(shù)字處理器14分別與整流電路模塊10、逆變并網(wǎng)電路模塊12相連。

如圖1-2所示，一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，整流電路模塊10由三組晶閘管組并聯(lián)連接而構(gòu)成，每個晶閘管組由6個晶閘管元件連接而構(gòu)成；斬波電路模塊11由兩個回路并聯(lián)而構(gòu)成，第一個回路是由一個絕緣柵雙極性晶體管和一個二極管反向并聯(lián)構(gòu)成，第二個回路是由一個電容元件和一個電感、一個二極管組成的串聯(lián)電路并聯(lián)構(gòu)成；逆變并網(wǎng)電路模塊12由三組igbt和二極管的反向并聯(lián)組連接而構(gòu)成；dsp數(shù)字處理器14是型號為dsp2812的32位微型處理器。

如圖1-2所示，一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置的工作原理如下：在整流電路模塊、斬波電路模塊、逆變并網(wǎng)電路模塊中均進(jìn)行斬波控制，通過控制開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)輸出電壓、電流，最后控制輸出功率，即控制了并網(wǎng)的有功功率，進(jìn)而通過行星齒輪的聯(lián)動作用實現(xiàn)對負(fù)載的無級調(diào)速，可以隨時采集負(fù)載變化的信息并反饋給調(diào)速裝置，進(jìn)而通過對并網(wǎng)功率的實時調(diào)節(jié)來實現(xiàn)負(fù)載的斬波調(diào)速控制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種具有余能回饋功能的斬波調(diào)速裝置，屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)上由行星齒輪系、永磁同步發(fā)電機、斬波調(diào)速裝置、電流檢測控制裝置和上位機組成，通過改變開關(guān)電路的導(dǎo)通時間即控制輸出波形的寬度來控制直流輸出的電壓或電流，結(jié)構(gòu)緊湊合理、工作原理清晰，具有調(diào)速效率高、成本低、功率因素高、諧波分量小等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：莫岳平;黃暢暢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.13
技術(shù)公布日：2017.07.14