專利名稱：多相電機變頻調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多相電機變頻調(diào)速器，屬電機變頻調(diào)速裝置的制造 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
受一百多年來電網(wǎng)三相、正弦波供電的限制，目前人們在設(shè)計電機 變頻調(diào)速系統(tǒng)時仍然將三相、正弦波供電作為設(shè)計的限制條件，因此變 頻器、電機都是按照三相和正弦波型供電的要求來設(shè)計的。這樣，在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中就必須采用3kV-10kV的中壓變頻器和電機。但受電 力電子器件技術(shù)水平的限制，目前市場上的電力電子器件僅適合于在電 壓為1000V以下、電流在2000A以下的三相變頻器中應(yīng)用。為滿足大功 率電機3-10kV供電電壓的需要，就必須采用級聯(lián)多電平或鉗位多電平的 方案，導(dǎo)致變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、可靠性低，限制了大功率變頻調(diào) 速技術(shù)的推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計合理，能在降低成本的同時有效提高 可靠性的多相電機變頻調(diào)速器。本發(fā)明為多相電機變頻調(diào)速器，包括變壓器，三相不控整流橋，電 抗器，電容，帶控制系統(tǒng)的逆變系統(tǒng)，多相交流電機，其特征在于變壓 器的原邊與三相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋的輸入端連接，三相不控整流橋的輸出端正電位連接電抗器的一端，電抗器的另一端與電容 的正極連接，并與逆變系統(tǒng)的輸入端正極連接，三相不控整流橋的輸出 端負(fù)電位與電容的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)的輸入端負(fù)極連接，逆變系 統(tǒng)的輸出端與多相電機定子繞阻的接線端子分別依次連接。所述的逆變系統(tǒng)內(nèi)還可設(shè)置五個或者五個以上的逆變橋臂單元，各 個逆變橋臂單元的結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)或多電平結(jié)構(gòu)。所述的逆變系統(tǒng)內(nèi)還可增設(shè)一個或多個電容單元。所述多相電機的定子繞組可根據(jù)逆變系統(tǒng)內(nèi)所采用的逆變橋臂單元 的數(shù)量采用相應(yīng)的相數(shù)，構(gòu)成相數(shù)大于三的多相交流電機。由于電力電子技術(shù)的應(yīng)用，電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的相數(shù)和供電波形已 不再是限制條件，而是設(shè)計自由度。人們可以充分利用這些自由度來提 高傳動系統(tǒng)的性能。本發(fā)明通過采用多相結(jié)構(gòu)，解決實現(xiàn)大功率與目前 電力電子器件制造水平間存在的矛盾，在不增大或少增大輸出電壓、電 流等級的前提下實現(xiàn)大功率調(diào)頻調(diào)速，使得大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)工藝簡 化、對器件特性要求降低、結(jié)構(gòu)簡單，從而在降低其成本的同時提高其 可靠性。本發(fā)明適用于廠礦、艦船動力、冶金、高速列車、大型電梯、 電動機車的電力拖動等方面。應(yīng)用范圍廣，可靠性高。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述逆變系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述多相電機的原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明主要由變壓器l、三相不控整流橋2、電抗器3、電容4、帶 控制系統(tǒng)6的逆變系統(tǒng)5、多相交流電機7等構(gòu)成，變壓器1的原邊與三 相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋2的輸入端連接，三相不控整流橋2 的輸出端正電位連接電抗器3的一端，電抗器3的另一端與電容4的正 極連接，并與逆變系統(tǒng)5的輸入端正極連接，三相不控整流橋2的輸出 端負(fù)電位與電容4的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)5的輸入端負(fù)極連接，逆 變系統(tǒng)5的輸出端與多相電機7定子繞阻的接線端子分別依次連接。變 壓器1、三相不控整流橋2等利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)功率等級的不同，變壓器1副邊可采用一組、兩組或者更 多組的三相繞組。采用多脈整流技術(shù)，減少諧波對電網(wǎng)端的污染。逆變系統(tǒng)5由數(shù)個逆變橋臂單元8及電容單元9連接組成。逆變橋 臂單元8的數(shù)量根據(jù)輸出相位數(shù)的不同而不同。根據(jù)系統(tǒng)功率等級不同， 逆變系統(tǒng)5可采用五及五個以上的逆變橋臂單元8，各逆變橋臂單元可以 是兩電平或多電平結(jié)構(gòu)，多相電機7的定子繞組10也采用相應(yīng)數(shù)量的相 數(shù)。采用如IGBT等的性價比高的耐壓為1600-3300V的電力電子全控器 件，實現(xiàn)從數(shù)百千瓦至數(shù)萬千瓦寬功率范圍的大功率變頻調(diào)速，使之有 較好的容錯能力，即系統(tǒng)在一相或多相因故障退出運行時仍可通過適當(dāng) 降載保持穩(wěn)定運行的高可靠性。系統(tǒng)與外部的聯(lián)系通過控制系統(tǒng)內(nèi)上位控制機實現(xiàn)，上位控制機將 系統(tǒng)工作指令送達(dá)控制系統(tǒng)內(nèi)的控制器，并鑒別來控制系統(tǒng)內(nèi)自檢測單元的故障之類別從而控制系統(tǒng)的啟停。上位控制機同時負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的 運行狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)控制器實現(xiàn)PWM調(diào)制的控制算法，實現(xiàn)系統(tǒng)的電流環(huán) 和速度的閉環(huán)控制，該算法同時是一種冗余的算法，即在一相或多相退 出運行時，通過調(diào)整各相給定電壓值，維持多相電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的容 錯運行。這樣系統(tǒng)在一個或數(shù)個逆變橋臂單元故障時，只需降載運行， 無須停機，從而提高系統(tǒng)的運行可靠性。本發(fā)明的工作原理系統(tǒng)上電后，三相不控整流橋2通過電抗器3 給電容4充電，上位控制器檢測，確認(rèn)電容4的電壓正常后，在設(shè)定運 行參數(shù)并給出運行指令后，多相電機變頻調(diào)速器采用一種基于多相PWM 調(diào)制的控制算法，控制器給出驅(qū)動信號，驅(qū)動逆變系統(tǒng)5各逆變橋臂單 元8，從而控制電能向多相電機7流動，多相電機7轉(zhuǎn)動做功。故障檢測 單元隨時檢測逆變系統(tǒng)5、多相電機7及控制系統(tǒng)6的運行情況，若發(fā)現(xiàn) 有故障則將故障信號送至控制器，位控制器根據(jù)故障類型作出相應(yīng)處理 并顯示。
權(quán)利要求
1、一種多相電機變頻調(diào)速器，包括變壓器(1)，三相不控整流橋(2)，電抗器(3)，電容(4)，帶控制系統(tǒng)(6)的逆變系統(tǒng)(5)，多相交流電機(7)，其特征在于變壓器(1)的原邊與三相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋(2)的輸入端連接，三相不控整流橋(2)的輸出端正電位連接電抗器(3)的一端，電抗器(3)的另一端與電容(4)的正極連接，并與逆變系統(tǒng)(5)的輸入端正極連接，三相不控整流橋(2)的輸出端負(fù)電位與電容(4)的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)(5)的輸入端負(fù)極連接，逆變系統(tǒng)(5)的輸出端與多相電機(7)定子繞阻(10)的接線端子分別依次連接。
2、 按權(quán)利要求l所述的多相電機變頻調(diào)速器，其特征在于所述的逆 變系統(tǒng)(5)內(nèi)還設(shè)置五個或者五個以上的逆變橋臂單元(8)，各個逆變 橋臂單元(8)的結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)或多電平結(jié)構(gòu)。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的多相電機變頻調(diào)速器，其特征在于所述 的逆變系統(tǒng)(5)內(nèi)還增設(shè)一個或多個電容單元(9)。
4、 按權(quán)利要求l所述的多相電機變頻調(diào)速器，其特征在于所述多相 電機(7)的定子繞組(10)根據(jù)逆變系統(tǒng)(5)內(nèi)所采用的逆變橋臂單 元的數(shù)量采用相應(yīng)的相數(shù)，構(gòu)成相數(shù)大于三的多相交流電機。
全文摘要
一種多相電機變頻調(diào)速器，屬電機變頻調(diào)速裝置的制造技術(shù)領(lǐng)域，主要由變壓器(1)、三相不控整流橋(2)、電抗器(3)、電容(4)、帶控制系統(tǒng)(6)的逆變系統(tǒng)(5)、多相交流電機(7)等構(gòu)成，變壓器(1)的原邊與三相電網(wǎng)連接，副邊與三相不控整流橋(2)的輸入端連接，三相不控整流橋(2)的輸出端正電位連接電抗器(3)的一端，電抗器(3)的另一端與電容(4)的正極連接，并與逆變系統(tǒng)(5)的輸入端正極連接，三相不控整流橋(2)的輸出端負(fù)電位與電容(4)的負(fù)極連接，并與逆變系統(tǒng)(5)的輸入端負(fù)極連接，逆變系統(tǒng)(5)的輸出端與多相電機(7)定子繞阻的接線端子分別依次連接。結(jié)構(gòu)簡單，在降低其成本的同時提高其可靠性。
文檔編號H02P27/04GK101252339SQ20081006124
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者嚴(yán)偉燦, 王建喬, 王海龍, 高冬青, 進(jìn) 黃 申請人:臥龍電氣集團股份有限公司;杭州臥龍電氣研究院有限公司