專利名稱：一種三相交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置，尤其是具有反饋磁通信號的交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置。
在交流電動機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是由磁通與電流相互作用產(chǎn)生的。為了提高變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能，需控制氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，這就涉及反饋磁通信號的獲取問題。為此，可采用直接檢測磁場的方法，例如利用安裝在電機(jī)氣隙中的霍耳元件檢測出電機(jī)氣隙中某些部位的磁感應(yīng)強(qiáng)度并由此計算出磁通，但霍耳元件易受溫度影響，且難以補(bǔ)償。由于電機(jī)氣隙中的磁力線并是徑向的，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)向的不同，隨著負(fù)載的變化，磁力線的走向是變化的。而且隨著電機(jī)磁通的變化，由于齒部飽和程度的變化，磁力線在齒與槽兩部分分配比例是變化的。所以利用霍耳元件檢測電機(jī)的磁通，檢測值不能反映真實情況。再加上由于氣隙齒諧波的影響，信號中含有很強(qiáng)的高次諧波。所以實際應(yīng)用的變頻調(diào)速系統(tǒng)很少采用直接檢測磁場的方法，而是利用實時測得的電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號計算出磁通，這使系統(tǒng)要進(jìn)行一系列運(yùn)算，這些運(yùn)算又涉及很多電機(jī)參數(shù)，而這些參數(shù)又是變化的，有時又涉及補(bǔ)償問題，這樣得到的磁通值不能做到及時、準(zhǔn)確，從而影響系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明的目的是提供一種交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置，它利用一種檢測值準(zhǔn)確、穩(wěn)定、諧波含量少的氣隙磁通檢測方法，從而提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控制精度，并且系統(tǒng)得以簡化。
實現(xiàn)上述目的的變頻調(diào)速裝置包括嵌放在三相交流電機(jī)定子槽中的檢測線圈和與之相連接的變頻調(diào)速器，所述變頻調(diào)速器利用檢測線圈的感應(yīng)電壓計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，并將該氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通作為系統(tǒng)的反饋信號從而實現(xiàn)高性能的變頻調(diào)速。
所述檢測線圈可以有3個，每個檢測線圈對應(yīng)所述電動機(jī)的一相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)的定子繞組的一個極相組的中心線重合，3個檢測線圈的節(jié)距和匝數(shù)相等。
所述3個檢測線圈在定子園周上可以均勻分布，或接近均勻分布。
所述3個檢測線圈的節(jié)距可以接近所述電動機(jī)的極距。
當(dāng)所述電動機(jī)為6n極電動機(jī)時(n＝1，2，3……)，所述檢測線圈可以有9個，該9個檢測線圈分為3組，每組3個，3組檢測線圈分別對應(yīng)所述電動機(jī)的3相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的極相組的中心線重合，同組的3個檢測線圈互隔120°機(jī)械角度，3組檢測線圈在園周上對稱分布，相互錯開40°機(jī)械角度，所述9個檢測線圈的節(jié)距和匝數(shù)均相等，所述變頻調(diào)速器將對應(yīng)同相的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓取平均值，然后利用3個平均值計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速。
所述9個檢測線圈的節(jié)距可以接近所述電動機(jī)的極距。
當(dāng)所述電動機(jī)為除6n極以外其它極數(shù)的電動機(jī)時，所述檢測線圈可以有6個，該6個檢測線圈分為3組，每組2個，3組檢測線圈分別對應(yīng)所述電動機(jī)的3相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的極相組的中心線重合，同組的兩個檢測線圈互隔180°機(jī)械角度，3組檢測線圈在園周上對稱分布，互隔120°機(jī)械角度，所述6個檢測線圈節(jié)距和匝數(shù)相等，所述變頻調(diào)速器將對應(yīng)同相的2個檢測線圈的感應(yīng)電壓取平均值，然后利用3個平均值計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速。
對于2極電動機(jī)，所述6個檢測線圈的節(jié)距可以接近所述電動機(jī)極距的一半。
對于除2極和6n極以外的其它極數(shù)的電動機(jī)，所述6個檢測線圈的節(jié)距可以接近所述電動機(jī)的極距。
在三相交流電動機(jī)中，主磁場是旋轉(zhuǎn)磁場，其磁密波沿氣隙園周按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)磁場與整距線圈交鏈的磁通量稱為主磁通，用φm表示。在三相交流電機(jī)的定子槽中嵌設(shè)一個檢測線圈，則在檢測線圈中感應(yīng)電勢EE＝4.44fWkwφm(f是向電動機(jī)供電的電源的頻率，W是檢測線圈的匝數(shù)，kw是檢測線圈的繞組系數(shù))。除非有特殊要求或特殊情況，例如電動機(jī)容量較大，當(dāng)檢測線圈節(jié)距接近電動機(jī)極距時，檢測線圈只設(shè)一匝時感應(yīng)電壓也太高，這時可能考慮減小節(jié)距。一般盡量取檢測線圈的節(jié)距接近電動機(jī)的極距，這樣可在滿足變頻調(diào)速器對感應(yīng)電壓幅值要求的前題下，檢測線圈的匝數(shù)可少些，有利于在定子槽中布置檢測線圈。而且這時與檢測線圈交鏈的基波磁通較大，相對來說與檢測線圈交鏈的槽漏磁通的影響減小，檢測線圈輸出信號中齒諧波相對較小。由于檢測線圈交鏈范圍大，鐵芯飽和程度變化引起的磁力線在齒與槽兩部分分配比例的變化對檢測值的影響減小，磁力線走向變化對檢測值的影響也減小，這樣檢測線圈的感應(yīng)電勢可比較準(zhǔn)確地反映檢測線圈所處區(qū)域氣隙磁通的變化，而且信號中諧波成分也減小。
若電機(jī)中的磁場是園形磁場，則在電機(jī)中嵌設(shè)一個檢測線圈就能反映磁場的情況，但實際上電機(jī)中的磁場并不是嚴(yán)格的園形磁場，向電機(jī)供電的電源的不對稱，電機(jī)氣隙的不均勻均會導(dǎo)致非園形磁場，為了全面反映磁場的情況，可采用以下方法布置檢測線圈①對應(yīng)每相設(shè)一個檢測線圈，3個檢測線圈分別對應(yīng)3相定子繞組的極相組，因為這時3個檢測線圈檢測了相隔120°電角度3個位置的磁場情況，所以由此得到的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通消除了向電機(jī)供電的電源不對稱造成的影響。
②對應(yīng)每相設(shè)一個檢測線圈，3個檢測線圈分別對應(yīng)三相定子繞組的極相組，并且3個檢測線圈在定子園周上均勻分布或接近均勻分布，因為這時3個檢測線圈檢測了相隔120°電角度3個位置的磁場情況，同時3個檢測線圈還檢測了相隔120°機(jī)械角度的3個位置的磁場情況，所以得到的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通既消除了電源不對稱造成的影響，而且也部分消除了由于氣隙不均勻造成的磁場不均勻的影響。
③對于6n極電機(jī)，對應(yīng)每相設(shè)3個檢測線圈，3個檢測線圈互隔120°機(jī)械角度；對于除6n極以外的其它極數(shù)的電動機(jī)，對應(yīng)每相設(shè)2個檢測線圈，2個檢測線圈互隔180°機(jī)械角度；對應(yīng)三相定子繞組的3組檢測線圈在定子園周上對稱分布，變頻調(diào)速器先對屬于同相的檢測線圈的感應(yīng)電壓取平均值，再利用3個平均值求取氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，這樣就更有效地消除了氣隙不均勻造成的影響，得到的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通可較全面地反映真實情況。
這樣由分別對應(yīng)三相定子繞組的檢測線圈的感應(yīng)電壓計算出的電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通準(zhǔn)確、穩(wěn)定，并可消除電源不對稱或氣隙不均勻造成的影響。而且與利用電動機(jī)的電流、電壓、轉(zhuǎn)速等計算氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通的方法相比，所需計算少，耗時少。將該磁場檢測方法用于普通變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以很方便地實現(xiàn)恒氣隙磁通控制，解決了U/f＝常數(shù)控制時低頻段需補(bǔ)償?shù)膯栴}。將該磁場檢測方法用于矢量控制系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控制精度，并且系統(tǒng)得以簡化。
采用在電動機(jī)定子槽中嵌設(shè)檢測線圈的方法檢測磁通，得到的信號較強(qiáng)，檢測線圈僅需很少幾匝，對于較大容量的電機(jī)，僅需1匝。將檢測線圈嵌放在定子槽中緊靠槽楔下面，非常方便。對于特定電機(jī)來說，幾個檢測線圈節(jié)距、匝數(shù)均相等，工藝性好，且接線簡單。同時，由于嵌設(shè)在電機(jī)定子槽中的檢測線圈還可以用于交流電動機(jī)的保護(hù)(參考PCT/CN96/00107)，這將有利于本發(fā)明所述的變頻調(diào)速裝置的推廣應(yīng)用。
下面，結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明的交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的原理框圖。
圖2是在電動機(jī)的定子槽中嵌設(shè)檢測線圈的示意圖。
圖3是本發(fā)明的用于2極，24槽單層同心式繞組三相交流電動機(jī)的變頻調(diào)速裝置的檢測線圈布置圖。
圖4是本發(fā)明的用于4極，24槽雙層疊式繞組三相交流電動機(jī)的變頻調(diào)速裝置的檢測線圈布置圖。
圖5是本發(fā)明的用于6極，18槽雙層繞組三相交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的檢測線圈布置圖。
圖6是一個由對應(yīng)三相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓計算電動機(jī)氣隙磁鏈的電路原理圖。
圖7是根據(jù)氣隙磁鏈計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電路原理圖。
圖8是根據(jù)氣隙磁鏈計算電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的電路原理圖。
圖1是本發(fā)明的交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的原理框圖。在三相交流電動機(jī)1的定子槽中嵌設(shè)檢測線圈2，檢測線圈2接變頻調(diào)速器3，變頻調(diào)速器3利用來自檢測線圈2的感應(yīng)電勢計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，并以該氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通作為反饋信號控制變頻調(diào)速器的輸出，以滿足控制要求。
圖2是在電動機(jī)的定子槽中嵌設(shè)檢測線圈的示意圖。檢測線圈2嵌放在定子鐵芯4的槽中的定子繞組5與槽楔6之間。
圖3是一個根據(jù)本發(fā)明的用于2極，24槽單層同心式繞組三相交流電動機(jī)的變頻調(diào)速裝置的檢測線圈布置圈，其中(1)～(24)分別代表電動機(jī)定子槽的序號。圖3(a)是三相定子繞組展開圖。電動機(jī)的極距是12，定子繞組共有6個線圈組，其中線圈組A1和A2屬A相，線圈組B1和B2屬B相，線圈組C1和C2屬C相，每個線圈組由2個同心放置的線圈組成，大線圈節(jié)距為11，小線圈節(jié)距為9，線圈組A1、A2、B1、B2、C1、C2的接線端分別為a11和a12、a21和a22、b11和b12、b21和b22、c11和c12、c21和c22，該電動機(jī)的并聯(lián)支路數(shù)為1，線圈組A1和A2、B1和B2、C1和C2分別按電勢相加的方向連接，即接線端a12和a22、b12和b22、c12和c22分別連接，接線端a11、b11、c11分別是三相定子繞組的頭A、B、C，接線端a21、b21、c21分別是三相定子繞組的尾X、Y、Z。圖3(b)是在電機(jī)中嵌設(shè)3個檢測線圈時檢測線圈展開圖。對應(yīng)電動機(jī)的定子繞組的線圈組A1、B1、C1嵌放3個檢測線圈T1、T2、T3、檢測線圈T1、T2、T3分別與定子繞組的線圈組A1、B1、C1同軸，此3個檢測線圈互隔120°電角度，同時也互隔120°機(jī)械角度，檢測線圈節(jié)距為11，3個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由3個檢測線圈T1、T2、T3的輸出端t11和t12、t21和t22、t31和t32得到對應(yīng)三相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓。若將3個檢測線圈按星形連接，檢測線圈的輸出端t12、t22、t32相連接構(gòu)成檢測線圈組的星點(diǎn)O，并將此星點(diǎn)O引出作為檢測線圈組的輸出端O，檢測線圈的輸出端t11、t21、t31分別作為檢測線圈組的另外3個輸出端a、b、c，則由檢測線圈組的輸出端ao、bo、co得到對應(yīng)三相定子繞組的三個檢測線圈的感應(yīng)電壓，這樣可使檢測線圈與變頻調(diào)速器的連接線減少。圖3(C)是在電機(jī)中嵌設(shè)6個檢測線圈時檢測線圈展開圖?？紤]到在變頻調(diào)速裝置中增加電動機(jī)定轉(zhuǎn)子不同心保護(hù)功能(參考PCT/CN96/00107)，可以在兩極電動機(jī)中嵌設(shè)6個檢測線圈，對應(yīng)電動機(jī)定子繞組的6個線圈組A1、B1、C1、A2、B2、C2嵌放檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9，檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9分別與定子繞組的線圈組A1、B1、C1、A2、B2、C2同軸，對應(yīng)同相定子繞組的2個檢測線圈T4和T7、T5和T8、T6和T9分別相隔180°機(jī)械角度，分別對應(yīng)三相定子繞組的檢測線圈T4、T5、T6之間和T7、T8、T9之間均互隔120°機(jī)械角度，檢測線圈節(jié)距為5，6個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由6個檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9的出線端t41和t42、t51和t52、t61和t62、t71和t72、t81和t82、t91和t92得到對應(yīng)三相定子繞組的6個檢測線圈的感應(yīng)電壓。變頻調(diào)速器可先對檢測線圈T4和T7、T5和T8、T6和T9的感應(yīng)電壓分別取平均值，然后利用3個平均值作為系統(tǒng)的反饋信號。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于4極，24槽雙層疊式繞組三相交流電動機(jī)的變頻調(diào)速裝置的檢測線圈布置圖，其中(1)～(24)分別代表電動機(jī)定子槽的序號。圖4(a)是三相定子繞組展開圖。電動機(jī)的極距是6，定子繞組共有12個線圈組，其中線圈組A1～A4屬A相，線圈組B1～B4屬B相，線圈組C1～C4屬C相，每個線圈組由2個相鄰線圈疊放組成，線圈節(jié)距為5，線圈組A1～A4、B1～B4、C1～C4接線端分別為a11和a12、a21和a22、a31和a32、a41和a42、b11和b12、b21和b22、b31和b32、b41和b42、c11和c12、c21和c22、c31和c32、c41和c42，該電動機(jī)的并聯(lián)支路數(shù)為1，線圈組A1～A4、B1～B4、C1～C4分別按電勢相加的方向連接，即接線端a12與a22、a21與a31、a32與a42、b12與b22、b21與b31、b32與b42、c12與c22、c21與c31、c32與c42分別連接，接線端a11、b11、c11分別是三相定子繞組的頭A、B、C，接線端a41、b41、c41分別是三相定子繞組的尾X、Y、Z。圖4(b)是在電機(jī)中嵌設(shè)3個檢測線圈時檢測線圈展開圖。對應(yīng)電動機(jī)定子繞組的線圈組A1、B3、C1嵌放3個檢測線圈T1、T2、T3，檢測線圈T1、T2、T3分別與定子繞組的線圈組A1、B3、C1同軸，此3個檢測線圈互隔120°電角度，同時也互隔120°機(jī)械角度，檢測線圈節(jié)距為6，3個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由3個檢測線圈T1、T2、T3的輸出端t11和t12，t21和t22，t31和t32得到對應(yīng)3相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓。若將3個檢測線圈按星形連接，檢測線圈的輸出端t12、t22、t32相連接組成檢測線圈的星點(diǎn)O，并將此星點(diǎn)O引出作為檢測線圈組的輸出端O，檢測線圈的輸出端t11、t21、t31分別作為檢測線圈組的另外3個輸出端a、b、c，則由檢測線圈組的輸出端ao、bo、co得到對應(yīng)3相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓，這樣可使檢測線圈與變頻調(diào)速器的連線減少。圖4(C)是在電機(jī)中嵌設(shè)6個檢測線圈時檢測線圈展開圈。對應(yīng)電動機(jī)定子繞組的6個線圈組A1、B1、C1、A3、B3、C3嵌放6個檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9，檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9分別與定子繞組的線圈組A1、B1、C1、A3、B3、C3同軸，對應(yīng)同相定子繞組的2個檢測線圈T4和T7、T5和T8、T6和T9之間分別相隔180°機(jī)械角度，分別對應(yīng)3相定子繞組的檢測線圈T4、T6、T8之間和T5、T7、T9之間均互隔120°機(jī)械角度，檢測線圈節(jié)距為6，6個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由6個檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9的出線端t41和t42、t51和t52、t61和t62、t71和t72、t81和t82、t91和t92得到對應(yīng)三相定子繞組的6個檢測線圈的感應(yīng)電壓。變頻調(diào)速器可先將檢測線圈T4和T7、T5和T8、T6和T9的感應(yīng)電壓分別取平均值，然后利用3個平均值作為系統(tǒng)的反饋信號。
圖5是一個根據(jù)本發(fā)明的用于6極、18槽雙層繞組三相交流電動機(jī)的變頻調(diào)速裝置的檢測線圈的布置圖，其中(1)～(24)分別代表電動機(jī)定子槽的序號。圖5(a)是三相定子繞組的展開圖。電動機(jī)的極距是3，定子繞組共有18個線圈組，每個線圈組由單個線圈組成，線圈A1～A6屬A相，線圈B1～B6屬B相，線圈C1～C6屬C相，線圈節(jié)距為3，線圈A1～A6，B1～B6，C1～C6的接線端分別為a11和a12、a21和a22、a31和a32、a41和a42、a51和a52、a61和a62、b11和b12、b21和b22、b31和b32、b41和b42、b51和b52、b61和b62、c11和c12、c21和c22、c31和c32、c41和c42、c51和c52、c61和c62，該電動機(jī)的并聯(lián)支路數(shù)為1，線圈A1～A6、B1～B6、C1～C6分別按電勢相加的方向連接，即接線端a12與a22、a21與a31、a32與a42、a41與a51、a52與a62、b12與b22、b21與b31、b32與b42、b41與b51、b52與b62、c12與c22、c21與c31、c32與c42、c41與c51、c52與c62分別連接，接線端a11、b11、c11分別是三相定子繞組的頭A、B、C，接線端a61、b61、c61分別是三相定子繞組的尾X、Y、Z。圖5(b)是在電機(jī)中嵌設(shè)3個檢測線圈時檢測線圈展開圖。對應(yīng)定子繞組的線圈A1、B1、C1嵌放3個檢測線圈T1、T2、T3，檢測線圈T1、T2、T3分別與定子繞組的線圈A1、B1、C1嵌放在相同的槽中，此3個檢測線圈互隔120°電角度，檢測線圈節(jié)距為3，3個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由3個檢測線圈T1、T2、T3的輸出端t11和t12、t21和t22、t31和t32得到對應(yīng)三相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓。若將3個檢測線圈按星形連接，檢測線圈的輸出端t12、t22、t32相連接組成檢測線圈的星點(diǎn)O，并將此星點(diǎn)O引出作為檢測線圈組的輸出端O，檢測線圈的輸出端t11、t21、t31分別作為檢測線圈組的另外3個輸出端a、b、c，則由檢測線圈組的輸出端ao、bo、co得到對應(yīng)三相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓，這樣可使檢測線圈與變頻調(diào)速器的連線減少。圖5(c)是在電機(jī)中嵌放9個檢測線圈時檢測線圈展開圖。對應(yīng)電動機(jī)定子繞組的9個線圈A1、B1、C1、A3、B3、C3、A5、B5、C5嵌放9個檢測線圈T4、T5、T6、T7、T8、T9、Ta、Tb、Tc，檢測線圈T4～Tc分別與A1、B1、C1、A3、B3、C3、A5、B5、C5嵌放在相同的槽中，對應(yīng)A相定子繞組的3個檢測線圈T4、T7、Ta之間，對應(yīng)B相定子繞組的3個檢測線圈T5、T8、Tb之間和對應(yīng)C相定子繞組的3個檢測線圈T6、T9、Tc之間均分別相隔120°機(jī)械角度，三相檢測線圈在園周上對稱分布，檢測線圈節(jié)距為3，9個檢測線圈匝數(shù)相等，從而由9個檢測線圈T4～Tc的出線端t41和t42、t51和t52、t61和t62、t71和t72、t81和t82、t91和t92、ta1和ta2、tb1和tb2、tc1和tc2得到對應(yīng)三相定子繞組的9個檢測線圈的感應(yīng)電壓。變頻調(diào)速器可先將檢測線圈T4、T7、Ta的感應(yīng)電壓，T5、T8、Tb的感應(yīng)電壓，T6、T9、Tc的感應(yīng)電壓分別取平均值，然后利用3個平均值作為系統(tǒng)的反饋信號。
圖6是一個根據(jù)對應(yīng)三相定子繞組的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓計算電動機(jī)氣隙磁通的原理框圖。檢測線圈T1的感應(yīng)電勢eT1=-dψT1dt]]>ψT1是檢測線圈T1與氣隙磁通交鏈的磁鏈由于檢測線圈T1的中心線與A相定子繞組的一個極相組的中心線重合，所以ψmA＝KψT1ψmA是A相定子繞組與氣隙磁通交鏈的磁鏈K是常數(shù)由以上二式得eT1=-1KdψmAdt]]>
∴ψmA＝-K∫eT1dt同樣ψmB＝-K∫eT2dtψmc＝-K∫eT3dtψmB是B相定子繞組與氣隙磁通交鏈的磁鏈ψmc是C相定子繞組與氣隙磁通交鏈的磁鏈eT2是檢測線圈T2的感應(yīng)電勢eT3是檢測線圈T3的感應(yīng)電勢在圖6中，檢測線圈T1、T2、T3的感應(yīng)電勢eT1、eT2、eT3經(jīng)積分器7、8、9積分后得到氣隙磁通與3相定子繞組交鏈的磁鏈ψmA、ψmB、ψmC，由加法器10實現(xiàn)ψmB+ψmc，由加法器11實現(xiàn)2/3ψmA-1/3(ψmB+ψmc)即得到ψmα。由加法器12實現(xiàn)ψmB-ψmc，1/3(ψmB-ψmc)即是ψmβ。其中ψmα、ψmβ即是氣隙磁鏈在兩相坐標(biāo)α、β內(nèi)的分量。
圖7是根據(jù)氣隙磁鏈計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電路原理圖。由加法器13實現(xiàn)L2/L12ψmα-(L2-L12)i1α即得到轉(zhuǎn)子磁鏈分量ψ2α，由加法器14實現(xiàn)L2/L12ψmβ-(L2-L12)i1β即得到轉(zhuǎn)子磁鏈分量ψ2β，其中i1α、i1β是由三相定子電流通過變換得到的兩相電流分量，L2是轉(zhuǎn)子自感，L12是定轉(zhuǎn)子互感，ψ2α、ψ2β即是轉(zhuǎn)子磁鏈在兩相坐標(biāo)α、β內(nèi)的分量。
圖8是根據(jù)氣隙磁鏈計算電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的電路原理圖，由乘法器15得到ψmα·i1β，由乘法器16得到ψmβ·i1α，再由加法器17實現(xiàn)ψmα·i1β-ψmβ·i1α，即得到電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的檢測線圈的布置方式不局限于前述的數(shù)種，例如在電機(jī)的定子槽中嵌設(shè)2個檢測線圈，此2個檢測線圈相隔90°或120°電角度，也可以得到電機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通；本發(fā)明的電動機(jī)變頻調(diào)速裝置的變頻調(diào)速器對檢測線圈的感應(yīng)電壓的計算處理方法也不局限于前述的方法，例如可利用氣隙磁通計算出電磁轉(zhuǎn)矩作為反饋信號，或利用對應(yīng)三相定子繞組的檢測線圈的感應(yīng)電壓計算出反電勢作為反饋信號，只要利用嵌放在電動機(jī)定子槽中的檢測線圈的感應(yīng)電壓經(jīng)計算處理作為變頻調(diào)速系統(tǒng)的反饋信號，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種三相交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置，其特征是該裝置包括嵌放在三相交流電動機(jī)定子槽中的檢測線圈和與之相連接的變頻調(diào)速器，所述變頻調(diào)速器利用檢測線圈的感應(yīng)電壓計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，并將該氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通作為系統(tǒng)的反饋信號，從而實現(xiàn)電動機(jī)的變頻調(diào)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速裝置，其特征是所述檢測線圈共有3個，每個檢測線圈對應(yīng)所述電動機(jī)的一相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的一個極相組的中心線重合，3個檢測線圈的節(jié)距和匝數(shù)相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述變頻調(diào)速裝置，其特征是在所述電動機(jī)為6n極電動機(jī)時，所述3個檢測線圈在定子園周上接近均勻分布。(n＝1，2，3……)
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述變頻調(diào)速裝置，其特征是在所述電動機(jī)是除6n極以外的其它極數(shù)的電動機(jī)時，所述3個檢測線圈在定子園周上均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任意一項權(quán)利要求所述的變頻調(diào)速裝置，其特征是所述檢測線圈節(jié)距接近所述電動機(jī)的極距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述變頻調(diào)速裝置，其特征是所述電動機(jī)為6n極電動機(jī)時，所述檢測線圈共有9個，該9個檢測線圈分為3組，每組3個，3組檢測線圈分別對應(yīng)所述電動機(jī)的3相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的極相組的中心線重合，同組的3個檢測線圈互隔120°機(jī)械角度，3組檢測線圈在園周上對稱分布，相互錯開40°機(jī)械角度，所述9個檢測線圈節(jié)距和匝數(shù)均相等，所述變頻調(diào)速器將對應(yīng)同相的3個檢測線圈的感應(yīng)電壓取平均值，然后利用3個平均值計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻調(diào)速裝置，其特征是所述檢測線圈的節(jié)距接近所述電動機(jī)的極距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻調(diào)速裝置，其特征是所述電動機(jī)為除6n極以外的其它極數(shù)的電動機(jī)時，所述檢測線圈共有6個，該6個檢測線圈分為3組，每組2個，3組檢測線圈分別對應(yīng)所述電動機(jī)的3相定子繞組，檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的極相組的中心線重合，同組的2個檢測線圈互隔180°機(jī)械角度，3組檢測線圈在園周上對稱分布，互隔120°機(jī)械角度，所述6個檢測線圈節(jié)距和匝數(shù)均相等，所述變頻調(diào)速器將對應(yīng)同相的2個檢測線圈的感應(yīng)電壓取平均值，然后利用3個平均值計算出電動機(jī)的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通，從而實現(xiàn)變頻調(diào)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變頻調(diào)速裝置，其特征是對于2極電動機(jī)，所述檢測線圈的節(jié)距接近所述電動機(jī)的極距的一半。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述變頻調(diào)速裝置，其特征是對于除2極和6n極以外的其它極數(shù)的電動機(jī)，所述檢測線圈的節(jié)距接近所述電動機(jī)的極距。
全文摘要
一種交流電動機(jī)變頻調(diào)速裝置,該裝置包括嵌放在電動機(jī)(1)定子槽中的檢測線圈(2)和與之相連接的變頻調(diào)速器(3)。對應(yīng)每相定子繞組分別嵌設(shè)一個或幾個檢測線圈,檢測線圈的中心線與相應(yīng)定子繞組的極相組的中心線重合,檢測線圈的節(jié)距接近所述電動機(jī)的極距或極距的一半。檢測線圈的感應(yīng)電壓值較高,而諧波較弱,利用檢測線圈的感應(yīng)電壓計算出的氣隙磁通或轉(zhuǎn)子磁通準(zhǔn)確、穩(wěn)定。變頻調(diào)速器將其作為反饋信號,可提高系統(tǒng)性能,并使系統(tǒng)簡化。
文檔編號H02K11/00GK1202037SQ9711332
公開日1998年12月16日 申請日期1997年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日
發(fā)明者田京濤 申請人:田京濤