專利名稱：10kv數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機調(diào)速裝置，具體說涉及高壓繞線電機的可控硅定子調(diào)壓調(diào)速
裝置。
背景技術(shù)：
由于歷史原因，我國傳統(tǒng)工業(yè)中容量大于450-500KW以上的交流電機均由高壓供 電，大多數(shù)是"單速"運行。在需要保證大啟動轉(zhuǎn)矩和調(diào)速例如起升場合，傳統(tǒng)方法是利用 繞線異步電機采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，定子端接變頻器變頻調(diào)速和轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的 附加電勢的串級調(diào)速等方法。 異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是通過接觸器串接不同數(shù)值的電阻來獲得不同的機 械特性，從而實現(xiàn)電力拖動的速度調(diào)節(jié)。雖然可以降低啟動電流到3 5倍額定電流(直 接啟動電流約5 7倍額定電流)，保證大的啟動轉(zhuǎn)矩，但還是對電路和機械結(jié)構(gòu)有較大的 沖擊，啟動停止和換檔時速度變化不連續(xù)，不能實現(xiàn)精確定位，速度與負(fù)載有關(guān)系，不能實 現(xiàn)速度閉環(huán)。 若采用改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)速，可實現(xiàn)大 轉(zhuǎn)矩，低啟動電流，精確調(diào)速節(jié)能等，但是其技術(shù)復(fù)雜，按目前通用變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成結(jié) 構(gòu)，其變頻器必須連接在電機定子側(cè)且容量須^電機容量。我國半導(dǎo)體工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，目前 尚不具備自主開發(fā)或制造高壓大容量AC-DC-AC變頻器所需的自關(guān)斷器件及其配套大規(guī)模 集成控制電路芯片的條件，逆變功率元器件IGBT和IGCT國外實行技術(shù)封鎖，國內(nèi)還無能力 制造，所以在高壓大電機中若采用變頻調(diào)速技術(shù)，需從國外進口高壓大容量變頻器，該類變 頻器價格高昂，想要普及或推廣使用非常困難。另外，變頻器輸出采用功率元件進行高速開 關(guān)，輸出電流含有大量高次諧波，常規(guī)電機極易導(dǎo)致電機軸電流過大燒蝕電機軸承，高Dv/ Dt使得對電機的絕緣要求很高，高次諧波極易污染電網(wǎng)，干擾其他設(shè)備正常工作，使用常常 需安裝隔離變壓器、濾波器、電抗器、無功補償?shù)龋@些都使得成本進一步提高。 串級調(diào)速由于轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速 的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差 功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用，雖然該調(diào)速方法可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電 網(wǎng)但是存在系統(tǒng)功率因數(shù)低、諧波影響較大、調(diào)節(jié)范圍不大(70% 90%的額定轉(zhuǎn)速)、動 態(tài)響應(yīng)不快、一般還需要增加回饋用的升壓變壓器、系統(tǒng)故障率較高等缺點。由于目前串級 調(diào)速技術(shù)尚不成熟，還沒有大范圍應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容針對上述電機調(diào)速出現(xiàn)的問題，本實用新型的調(diào)速裝置所要解決的技術(shù)問題是對 工作電壓1千伏 10千伏，額定電流50 2000A范圍的繞線式異步電動機進行調(diào)速，閉環(huán) 調(diào)速范圍可通過參數(shù)設(shè)定，閉環(huán)范圍內(nèi)實現(xiàn)與負(fù)載無關(guān)的連續(xù)速度控制，其控制特性可以 與直流調(diào)速裝置和交流變頻速度閉環(huán)控制特性相媲美，閉環(huán)范圍外，通過切除轉(zhuǎn)子電阻加速，四象限驅(qū)動運行，可靠的電子式旋轉(zhuǎn)磁場換向。解決前述三種調(diào)壓技術(shù)中的價格昂貴、 調(diào)壓精度低、動態(tài)響應(yīng)不快、調(diào)速范圍窄、機械沖擊大、不節(jié)能、功率因數(shù)低、諧波影響較大 等問題。 所述10KV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，包括電動機的定子控制裝置、轉(zhuǎn)子控制 裝置、制動裝置和安全裝置，其特征是所述電動機的定子控制裝置包括連接在電動機定 子接線端的可控硅組件、輸出端與可控硅組件中的每一只可控硅觸發(fā)極連接的正反向觸發(fā) 器、和與正反向觸發(fā)器的輸入端連接的控制系統(tǒng)，所述可控硅組件有多組，每一組為多級正 反向可控硅串聯(lián)，電動機定子的每一相接線端連接一組可控硅組件到一相供電端或并接兩 組可控硅組件分別連接到兩相供電端。 根據(jù)電源電壓的高低，采取不同數(shù)量的可控硅組件進行串聯(lián)分壓，降低每只可控 硅承受的實際電壓，經(jīng)智能系統(tǒng)同步改變關(guān)聯(lián)的可控硅組件的相角來調(diào)節(jié)定子主回路的電 壓，然后通過閉環(huán)控制實現(xiàn)與負(fù)載無關(guān)的0 ±60%轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。 本實用新型還具有以下優(yōu)化方案，所述轉(zhuǎn)子控制裝置包括串聯(lián)在轉(zhuǎn)子每相接線
端的多級轉(zhuǎn)子電阻、投切每級轉(zhuǎn)子電阻的轉(zhuǎn)子接觸器和轉(zhuǎn)子接觸器控制器，每一級轉(zhuǎn)子電
阻并聯(lián)有一組轉(zhuǎn)子接觸器，每一個轉(zhuǎn)子接觸器的線包串入相應(yīng)的轉(zhuǎn)子接觸器控制器。在
±60%轉(zhuǎn)速范圍以夕卜，通過開環(huán)控制切換轉(zhuǎn)子電阻加速。 所述電動機的定子控制裝置包含電流的閉環(huán)控制裝置。 所述電動機的定子控制裝置包含速度的閉環(huán)控制裝置。 所述速度的閉環(huán)控制裝置使用測速發(fā)電機作為速度反饋環(huán)節(jié)。 所述安全裝置包括供電瞬態(tài)保護器、相位保護器、限位保護器、溫度監(jiān)測器。 采取了定子相角控制及電動機轉(zhuǎn)子切換電阻控制相結(jié)合的方案。在設(shè)定的閉環(huán)范
圍內(nèi)(一般是_60% +60%的額定速度)實現(xiàn)與負(fù)載無關(guān)的連續(xù)速度控制，此范圍以外通
過切換轉(zhuǎn)子電阻加速。從靜止到全速運行的加速過程中，首先是閉環(huán)控制過程。當(dāng)系統(tǒng)工作
時，首先由速度給定器送出信號，其大小決定了電機的轉(zhuǎn)速大小。給定信號與編碼器或測速
發(fā)電機反饋信號相減，即AU二U^-Ug，其差值A(chǔ)U送至調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出送至觸發(fā)器，
使之輸出一定相位移的脈沖，可控硅則輸出一定的電壓，使電機的轉(zhuǎn)速與給定值相適應(yīng)。如
果系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速由于某種原因(如負(fù)載變大)低于給定信號對應(yīng)的數(shù)值時，測速發(fā)電機
反饋回來的電壓下降，使調(diào)節(jié)器的輸入和輸出增大，觸發(fā)器發(fā)出的脈沖前移，迫使可控硅輸
出電壓上升，電機轉(zhuǎn)速升高，并穩(wěn)定在所要求速度上，這時定子電壓也就保持不變了 ；反之亦然。 本實用新型的基本原理 IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置是緊湊型三相晶閘管相角控制器，可在閉環(huán)和 開環(huán)的狀態(tài)下控制單個或多個繞線式異步電動機。定子調(diào)壓調(diào)速裝置通過兩組附加的晶閘 管產(chǎn)生反力矩，由觸發(fā)板控制晶閘管的通斷，使電動機可在四象限運行，在定子相角控制的 作用下改變電動機的定子電壓可達到調(diào)速的目的，但電動機使用的依然是頻率50Hz交流 電。 定子相角控制 定子相角控制是通過改變線電壓的基波振幅來實現(xiàn)的。給定電壓按一定的斜率從 零連續(xù)增加到最大，相角及控制時間也連續(xù)地增加，使得電動機的定子電壓也連續(xù)地增加，從而速度也增加，電動機的力矩按定子電壓的平方的比例增加。圖l所示為定子相角控制 的異步電動機的速度_轉(zhuǎn)矩特性曲線。圖中，n。是同步轉(zhuǎn)速，nN是正常工作點速度，Ma是無 定子相角控制的起動轉(zhuǎn)矩，MM是電動機轉(zhuǎn)矩，MA*是帶定子相角控制的起動轉(zhuǎn)矩，iT是電動 機瞬時特性，M/是加速力矩。 轉(zhuǎn)子切換電阻控制 通過切換轉(zhuǎn)子電阻來改變電動機的力矩。對于固定的負(fù)載，改變電阻就會得到不 同的固定速度n2、 n3、 n4，同樣，負(fù)載改變，速度也改變。速度較低時，轉(zhuǎn)子輸出功率大部分 轉(zhuǎn)化為熱量消耗在轉(zhuǎn)子外部電阻上，避免電動機在低速時過熱。圖2所示為轉(zhuǎn)子電阻不同 時電動機的速度_轉(zhuǎn)矩特性曲線。圖中，A是電動機轉(zhuǎn)子短接特性曲線B、 C、 D是電動機轉(zhuǎn) 子串電阻特性曲線。圖中標(biāo)記含義和圖1中相同。 本實用新型還采用了電子反向制動方式 假定系統(tǒng)拖動恒定負(fù)載以正速度加速并穩(wěn)定運行在a點，電動機處于電動狀態(tài)。 如果此時有減速或反向的指令，定子調(diào)壓調(diào)速裝置將封鎖正向晶閘管組同時觸發(fā)反向晶閘 管組，改變輸出電壓的相序，切換到反力矩運行方式，運行于b點。電動機處于發(fā)電制動狀 態(tài)，開始減速。此時，電動機的滑差值s = 2，并且定子調(diào)壓調(diào)速裝置輸出全電壓。電動機的 電流大于起動電流，因此，定子調(diào)壓調(diào)速裝置馬上自動降低輸出電壓，同時讓所有的轉(zhuǎn)子電 阻接入從而限制了最大電流。圖3所示為電子反向制動時的速度-力矩特性曲線。圖中標(biāo) 記含義和圖1中相同。 本實用新型可以對電壓1千伏 10千伏和電流范圍在50A 2000A的單個或多
個繞線式異步電動機在保證大啟動轉(zhuǎn)矩下進行平穩(wěn)調(diào)速，具有節(jié)能，高動態(tài)特性和高精度，
響應(yīng)速度快等特點，而且具有以下優(yōu)點 (1)安全，高動態(tài)特性，操作方便，通用，容易操作； (2)可在惡劣的環(huán)境下使用，運行平滑，減少對系統(tǒng)的沖擊，具有很高的動態(tài)控制 性能和控制精度； (3)對于改造舊的電動機系統(tǒng)是非常有效的傳動解決方案；用于新系統(tǒng)的解決方 案時，其性價比也比較有優(yōu)勢；升級改造十分方便，從而能對現(xiàn)有系統(tǒng)進行顯著改善，改造 費用低。 (4)控制功能實現(xiàn)了集成化，對接觸器控制和外部連鎖條件要求低；設(shè)計規(guī)劃和 配置作業(yè)少。
(5)四象限的驅(qū)動運行，定子相角控制，通過可靠的電子式旋轉(zhuǎn)磁場換向。
(6)裝置采用直接連接的結(jié)構(gòu)，降低了裝配和調(diào)試的時間及次數(shù)，從而節(jié)約了投資。 本實用新型填補了 1KV IOKV高壓繞線式異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的空白，特別 適合如礦山、深井等起升場合。

圖1是定子相角控制的異步電動機的速度-轉(zhuǎn)矩特性曲線， 圖2是轉(zhuǎn)子電阻不同時電動機的速度-轉(zhuǎn)矩特性曲線， 圖3是電子反向制動時的速度_力矩特性曲線，[0034] 圖4是調(diào)壓調(diào)速的閉環(huán)控制原理框圖， 圖5是電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖， 圖6是定子主回路電路示意圖， 圖7是用開關(guān)量進行調(diào)速的典型接線圖， 圖8是用模擬開關(guān)量進行調(diào)速的典型接線圖。 圖中1-A1組可控硅組件，2-正反相觸發(fā)器，3-A2組可控硅組件，4_B組可控硅組 件，5-電動機，6-C2組可控硅組件，7-Cl組可控硅組件，8-轉(zhuǎn)子控制裝置，9-可控硅組件， 10-門控單元，11-電流檢測器，12-電流控制器，13-測速發(fā)電機，14-電流跟隨器，15-速度 控制器，16-轉(zhuǎn)子接觸器控制器，17-轉(zhuǎn)子接觸器，18-轉(zhuǎn)子電阻，19-溫度監(jiān)測器，20-供電瞬 態(tài)保護器，21-相位保護器、22-限位保護器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明所述10KV數(shù)字式高壓定子調(diào)
壓調(diào)速裝置，包括電動機的定子控制裝置、轉(zhuǎn)子控制裝置、制動裝置和安全裝置，如圖6所
示，所述電動機的定子控制裝置包括連接在電動機定子接線端的可控硅組件9、輸出端與可
控硅組件9中的每一只可控硅觸發(fā)極連接的正反向觸發(fā)器2、和與正反向觸發(fā)器2的輸入端
連接的控制系統(tǒng)，所述可控硅組件9有多組，每一組為多級正反向可控硅串聯(lián)，電動機定子
的每一相接線端連接一組可控硅組件到一相供電端或并接兩組可控硅組件分別連接到兩
相供電端。根據(jù)電源電壓的高低，采取不同數(shù)量的可控硅組件9進行串聯(lián)分壓，降低每只可
控硅承受的實際電壓，經(jīng)智能系統(tǒng)同步改變關(guān)聯(lián)的可控硅組件9的相角來調(diào)節(jié)定子主回路
的電壓，然后通過閉環(huán)控制實現(xiàn)與負(fù)載無關(guān)的0 ±60%轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。 如圖7、8所示，所述轉(zhuǎn)子控制裝置8包括串聯(lián)在轉(zhuǎn)子每相接線端的多級轉(zhuǎn)子電阻
18、投切每級轉(zhuǎn)子電阻18的轉(zhuǎn)子接觸器17和轉(zhuǎn)子接觸器控制器16。在±60%轉(zhuǎn)速范圍以
外，通過開環(huán)控制切換轉(zhuǎn)子電阻加速。 如圖4所示，所述電動機的定子控制裝置包含電流的閉環(huán)控制裝置。 所述電動機的定子控制裝置包含速度的閉環(huán)控制裝置。 所述速度的閉環(huán)控制裝置使用測速發(fā)電機13作為速度反饋環(huán)節(jié)。 所述安全裝置包括供電瞬態(tài)保護器20、相位保護器21、限位保護器22、溫度監(jiān)測
器19。在系統(tǒng)工作前，安全電路應(yīng)監(jiān)測是否有相序錯誤，相位極度不平衡和三相供電的電
壓過度降低等故障。提供電氣聯(lián)鎖，保證在發(fā)生供電故障、相序錯誤、制動器反饋狀態(tài)不正
常、溫度過高等情況下輸出報警信號并內(nèi)部封鎖脈沖，當(dāng)故障沒有排除時，復(fù)位后又出現(xiàn)報
警信號，電動機不能運行。整個電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。 裝置輸出開關(guān)量信號控制轉(zhuǎn)子接觸器17，實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)子電阻18的投切來配合調(diào)
速。速度給定采用主令器有級或模擬量無級給定，并用測速發(fā)電機13實現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋構(gòu)成閉
環(huán)調(diào)速系統(tǒng)?？稍谒南笙迣D(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。當(dāng)實際速度上升到開環(huán)控制過程的設(shè)定點時，
主令控制開始發(fā)出切換第一級轉(zhuǎn)子電阻的指令，隨著實際速度的不斷增加，逐步切換第二、
第三、第四級轉(zhuǎn)子電阻。在切換轉(zhuǎn)子電阻時，裝置會按預(yù)先設(shè)定的時間封鎖觸發(fā)脈沖，從而
降低了力矩的瞬時強度，確保機械部分、電網(wǎng)、電動機、裝置不會受到大的沖擊，同時保證了
轉(zhuǎn)子接觸器17觸點在無負(fù)荷狀態(tài)下動作，極大的延長了轉(zhuǎn)子接觸器17觸點的壽命。[0047] 由于定子由高壓供電，定子主回路由12對反并聯(lián)的可控硅和正反向觸發(fā)器組成 (見圖6的A1、B、C1組合或A2、B、C2組合)，可控硅相角控制用來改變加在電機上的電壓， 觸發(fā)器使定子電源換相，并通過邏輯控制使得觸發(fā)器換相時，在無電流狀態(tài)下自動切換，圖 6中，可控硅相角控制和正反向觸發(fā)器構(gòu)成圖7和圖8中的門控電路。由于電機力矩與定子 電壓的平方成正比，因此控制電路則通過改變串聯(lián)在三相中的每相的可控硅的觸發(fā)角，來 改變電機的定子電壓。我們使用的觸發(fā)電路板，在任何額定的惡劣條件下觸發(fā)可控硅，可以 徹底解決溫度漂移和誤觸發(fā)可控硅的問題，觸發(fā)的可控硅容量也可達到3000安培。 裝置摒棄傳統(tǒng)的接觸器換向方式，采用內(nèi)置電子式換向，保證了動態(tài)響應(yīng)速度和 精度。電機的加減速有可設(shè)置的加減速斜坡，以保證電機實現(xiàn)平穩(wěn)的速度變化，對電機和齒 輪箱的機械沖擊力減至最小。另外，裝置在安全方面考慮非常全面。制動器的動作由裝置 給出，并且時刻監(jiān)測制動器的狀態(tài)，異常時會封鎖，同時有故障信號給出。當(dāng)裝置啟動時，會 預(yù)先建立啟動力矩后才會給出打開制動器的信號，防止啟動溜鉤。停止時先電氣制動，后機 械制動。速度降低到設(shè)定值時給出制動信號，但裝置直到電機停止旋轉(zhuǎn)后還持續(xù)一段時間 輸出電流產(chǎn)生力矩穩(wěn)住電機，保證制動器在電機停穩(wěn)時幾乎沒有相對旋轉(zhuǎn)時動作，且有充 足的時間讓制動器機械動作行程到位，這樣使機械磨損降至最低，延長摩擦片的壽命，還有 效防止了制動器機械行程動作沒有完全到位時引起的停車溜鉤現(xiàn)象。而傳統(tǒng)的制動方式一 般沒有上述功能，幾乎完全靠制動器的機械摩擦來實現(xiàn)減速停車，制動器摩擦片壽命很短， 經(jīng)常需要調(diào)整間隙和更換摩擦片，存在較大安全隱患。 模擬量控制調(diào)速舉例及開關(guān)量控制調(diào)速舉例(例如起升機構(gòu)和平移機構(gòu))分別見
圖8和圖7。 (1)速度給定 如圖8，通過控制板的模擬輸入端子實現(xiàn)速度的無級給定，如圖7，通過控制板的
開關(guān)量輸入端子實現(xiàn)多段速給定。 (2)速度反饋 采用模擬式測速發(fā)電機13或數(shù)字式編碼器，直接連接到控制板相應(yīng)的端子。
(3)電動機溫度保護 可采用KTY或PTC等多種常用的電動機溫度保護元件構(gòu)成溫度監(jiān)測器19。 (4)制動器控制 通過裝置內(nèi)部的邏輯控制，檢測實際速度，在電動機基本處于預(yù)設(shè)的最小速度時 關(guān)閉制動器，電機電流延時后關(guān)斷，大大提高了安全性能，還減小了機械磨損。但在緊急停 車時，不檢測速度實際值，立即關(guān)閉制動器。
(5)速度調(diào)節(jié)器 通過調(diào)節(jié)PI (比例積分)調(diào)節(jié)器的值，調(diào)整速度的響應(yīng)時間及調(diào)節(jié)時間。
(6)起動脈沖 對于起升機構(gòu)，可設(shè)定起動脈沖的大小，打開制動器之前使電動機產(chǎn)生向上的力 矩，負(fù)載不會下滑。
(7)電機換向和轉(zhuǎn)子投切電阻 裝置通過內(nèi)部邏輯控制，在監(jiān)測到測速機反饋的電動機實際速度達到設(shè)定的接觸 器動作值時自動控制投切轉(zhuǎn)子接觸器17，使電機在不同速度時使用不同的速度-轉(zhuǎn)矩特性曲線(見圖2)，保證速度和轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子接觸器17動作時短時間封鎖觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)無電流 時切換，延長轉(zhuǎn)子接觸器17觸點壽命。具體如下 見圖6，裝置內(nèi)置5路可控硅組件，分別為Al路、A2路、B路、C1路、C2路，其中Al、 B、 Cl組合為使電機正向電動的可控硅組，其中A2、 B、 C2組合為使電機反向電動的可控硅 組，通過使用不同的可控硅組來實現(xiàn)電子控制正反轉(zhuǎn)和制動等動作。 上升方向啟動和加速在待機狀態(tài)下，裝置發(fā)指令使S1處于閉合狀態(tài)，轉(zhuǎn)子接觸 器KM1閉合，轉(zhuǎn)子電阻RO被短路，若給裝置上升一檔(一般約10%額定速度)運行命令，此 時裝置使用正向電動的可控硅組即A1、B、C1路可控硅，電機運行遵循圖2中轉(zhuǎn)矩-速度特 性曲線C，根據(jù)給定的速度和實際負(fù)載大小及設(shè)置的啟動脈沖大小，裝置控制A1、B、C1路可 控硅的導(dǎo)通角，電機正向旋轉(zhuǎn)，同時，裝置檢測反饋的速度，若速度低于給定速度，在不超過 設(shè)定的最大電流前提下會加大導(dǎo)通角，使電機電壓升高，直到速度增加到給定速度，若速度 超過給定速度，裝置會使導(dǎo)通角減小，降低轉(zhuǎn)速直到等于給定速度。轉(zhuǎn)子接觸器是否動作與 設(shè)置的動作時對應(yīng)速度值有關(guān)，如若給定速度為60%， S2設(shè)定的對應(yīng)速度值為55%，那么 當(dāng)電機實際速度上升到55%時S2會閉合，此時電機運行參考圖2中特性曲線B，可控硅導(dǎo) 通角根據(jù)實際反饋速度進行調(diào)節(jié)。若主令給全速命令，裝置會在速度超過設(shè)定的閉環(huán)范圍 時逐步增大導(dǎo)通角直到全電壓輸出，S3、S4動作與S2描述相同，即達到設(shè)定值時動作，但動 作時裝置會短時間(可設(shè)置)封鎖可控硅觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子接觸器無電流投切，減小對機 械和電路的沖擊。此時裝置處于開環(huán)運行狀態(tài)。 上升方向減速和回零位當(dāng)主令由高速上升檔降檔或回零時，裝置會立即封鎖正
向電動可控硅組，開啟反向電動可控硅組A2、 B、 C2，進行反接制動，同時斷開所有轉(zhuǎn)子接觸
器，使所有電阻全部接入轉(zhuǎn)子回路，實現(xiàn)最大反接力矩輸出，且由于接入轉(zhuǎn)子回路的電阻最
大，保證了定子回路電流不至過大，裝置會在不超過最大電流限制的前提下，控制導(dǎo)通角盡
可能輸出高電壓，使電機速度遵循設(shè)定的下降斜坡實現(xiàn)快速減速制動。 下降方向啟動和加速主令給出下降命令時，首先導(dǎo)通的是正向電動的可控硅組
Al、 B、 Cl， Sl、 S2、 S3、 S4全部斷開，此時裝置屬于反接制動，重物處于下降狀態(tài)，根據(jù)反饋
速度調(diào)節(jié)導(dǎo)通角實現(xiàn)定子電壓調(diào)節(jié)，使實際速度達到給定值，當(dāng)主令發(fā)出全速下降命令時，
裝置會在實際速度超過設(shè)定的閉環(huán)范圍時封鎖正向電動可控硅組，開啟反向電動可控硅組
A2、 B、 C2，并逐步使可控硅全導(dǎo)通，接觸器按照設(shè)定的接觸器動作值依次閉合，此時負(fù)載帶
動電機超同步速度旋轉(zhuǎn)，電機處于反向發(fā)電狀態(tài)。 下降方向降檔和回零位當(dāng)主令由高速下降轉(zhuǎn)換到低速下降或零位或上升時，裝 置立即封鎖可控硅組A2、B、C2，同時開啟可控硅組A1、B、C1并斷開所有轉(zhuǎn)子接觸器，進行反 接制動，同樣在保證電流不超過設(shè)定的最大電流情況下進行導(dǎo)通角調(diào)節(jié)輸出盡可能高的電 壓，由于轉(zhuǎn)子回路電阻全部接入，保證相對電流最小時制動力矩最大。當(dāng)速度降到主令給定 值時，按照上面描述的不同情況進行調(diào)節(jié)輸出。 (8)限位保護 輸入的限位信號通過裝置內(nèi)部的限位保護器22邏輯控制使電動機減速或停止。
權(quán)利要求一種10KV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，包括電動機的定子控制裝置、轉(zhuǎn)子控制裝置、制動裝置和安全裝置，其特征是所述電動機的定子控制裝置包括連接在電動機定子接線端的可控硅組件(9)、輸出端與可控硅組件(9)中的每一只可控硅觸發(fā)極連接的正反向觸發(fā)器(2)、和與正反向觸發(fā)器(2)的輸入端連接的控制系統(tǒng)，所述可控硅組件(9)有多組，每一組為多級正反向可控硅串聯(lián)，電動機定子的每一相接線端連接一組可控硅組件到一相供電端或并接兩組可控硅組件分別連接到兩相供電端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)子控 制裝置(8)包括串聯(lián)在轉(zhuǎn)子每相接線端的多級轉(zhuǎn)子電阻(18)、投切每級轉(zhuǎn)子電阻(18)的 轉(zhuǎn)子接觸器(17)和轉(zhuǎn)子接觸器控制器(16)，每一級轉(zhuǎn)子電阻(18)并聯(lián)有一組轉(zhuǎn)子接觸器 (17)，每一個轉(zhuǎn)子接觸器(17)的線包串入相應(yīng)的轉(zhuǎn)子接觸器控制器(16)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征是所述電 動機的定子控制裝置包含電流的閉環(huán)控制裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征是所述電 動機的定子控制裝置包含速度的閉環(huán)控制裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征是所述速度的 閉環(huán)控制裝置使用編碼器或測速發(fā)電機(13)作為速度反饋環(huán)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOKV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，其特征是所述安全裝 置包括供電瞬態(tài)保護器(20)、相位保護器(21)、限位保護器(22)、溫度監(jiān)測器(19)。
專利摘要一種10KV數(shù)字式高壓定子調(diào)壓調(diào)速裝置，包括電動機的定子控制裝置、轉(zhuǎn)子控制裝置、制動裝置和安全裝置，其特征是所述電動機的定子控制裝置包括連接在電動機定子接線端的可控硅組件(9)、輸出端與可控硅組件(9)中的每一只可控硅觸發(fā)極連接的正反向觸發(fā)器(2)、正反向觸發(fā)器(2)的控制系統(tǒng)，所述可控硅組件(9)使用多級正反向可控硅串聯(lián)為一組，電動機定子的每一相接線端連接一組可控硅到一相供電端或并接兩組可控硅分別連接到兩相供電端。本實用新型可以對電壓1千伏～10千伏和電流范圍在50A～2000A的單個或多個繞線式異步電動機在保證大啟動轉(zhuǎn)矩下進行平穩(wěn)調(diào)速，具有節(jié)能，高動態(tài)特性和高精度，響應(yīng)速度快等特點。
文檔編號H02P23/00GK201550077SQ20092027252
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者代文蕤, 夏文選, 封小鈺, 王爭耀, 王會明, 蔣貞榮, 裴云, 郭偉軍 申請人:武漢理工大學(xué)