專利名稱：新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及起重繞線電動機(jī)，特別是一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前我國國內(nèi)使用的起重拖動電機(jī)大部分仍是繞線式異步電機(jī)，其最傳統(tǒng)的調(diào)速方式就是轉(zhuǎn)子回路串分級電阻開環(huán)調(diào)速。其主電路由繞線式異步電動機(jī)、電阻箱、交流接觸器組構(gòu)成，通過控制交流接觸器的接通與斷開控制電阻的投切，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速系統(tǒng)具有起動性能好、功率因數(shù)高、控制方法簡單、易于實現(xiàn)和初期投資少等優(yōu)點(diǎn)。然而這種方法存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要有低速時機(jī)械特性軟、靜差率較大、調(diào)速范圍受到限制，由于是有級調(diào)速，級數(shù)有限，調(diào)速平滑性差，在電阻切換時對負(fù)載沖擊較大；采用接觸器控制，體積龐大，故障率高，維護(hù)麻煩。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，起重繞線電動機(jī)的調(diào)速方式有了改善和提高，轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速就是其中的一種。其主電路由繞線式異步電動機(jī)、三相整流模塊、斬波管及其緩沖電路、固定調(diào)速電阻、交流接觸器組構(gòu)成。它將原先由手工控制的轉(zhuǎn)子外接電阻通過三相整流橋和斬波管進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對固定電阻的無級調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。目前已有采用晶閘管斬波調(diào)速和采用絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)斬波調(diào)速的系統(tǒng)。這種調(diào)速方案在一般負(fù)載時易于實現(xiàn)閉環(huán)控制、 控制精度高、平穩(wěn)性好、裝置體積小、投資少，但是在輕載時難以實現(xiàn)低速要求，重載下放時能量損耗大，不能實現(xiàn)節(jié)能要求。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)不能實現(xiàn)輕載低速和重載下放節(jié)能的問題，本實用新型提供了一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，既保留了原來轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速和單管轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，又克服了輕載不能低速、重載下放損耗大的缺點(diǎn)。本實用新型的技術(shù)方案一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，包括電動機(jī)定子側(cè)電路和電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路，在電動機(jī)定子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的變壓器、接于該變壓器原邊的一單相交流接觸器以及接于該變壓器副邊的單相整流橋；在電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的三相整流橋、第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管、二極管、濾波電容以及固定調(diào)速電阻，第一絕緣柵雙極晶體管和第二絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)后并接于該三相整流橋的兩端，二極管與固定調(diào)速電阻串聯(lián)后與第一絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，濾波電容的一端與二極管的陰極連接，另一端與第二絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。本實用新型中，通過對第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管的占空比控制改變轉(zhuǎn)子回路的等效電阻實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速。[0009]本實用新型中，還包括多個接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的交流接觸器。本實用新型還同時公開了一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速方法，A，當(dāng)負(fù)載為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載時，其包括提升負(fù)載和下放負(fù)載的處理步驟；B,當(dāng)負(fù)載為輕載時，其包括提升負(fù)載和下放負(fù)載的處理步驟；C，當(dāng)負(fù)載為重載下放時，其包括重載下放的處理步驟。本實用新型中，步驟A具體包括提升負(fù)載的步驟包括al，三相定子通入正相序三相電，電機(jī)工作于正向電動狀態(tài)，第一交流接觸器閉合，第二交流接觸器、第三交流接觸器斷開；a2，第一絕緣柵雙極晶體管斬波，第二絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速；a3，若要求全速，則將第四交流接觸器閉合，第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管關(guān)斷；下放負(fù)載的步驟包括bl，三相定子通入正相序三相電，電機(jī)工作于倒拉反轉(zhuǎn)狀態(tài)，第一交流接觸器閉合，第二交流接觸器、第三交流接觸器斷開；b2，第一絕緣柵雙極晶體管關(guān)斷，第二絕緣柵雙極晶體管斬波，調(diào)節(jié)第二絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速。本實用新型中，步驟a2中，若第一絕緣柵雙極晶體管的占空比為零關(guān)斷，過渡到調(diào)節(jié)第二絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)低速提升調(diào)速。本實用新型中，步驟B具體包括提升負(fù)載的步驟包括上述步驟al、步驟a2以及步驟a3 ；下放負(fù)載的步驟包括Cl，執(zhí)行步驟bl、b2，若第二絕緣柵雙極晶體管的占空比為零，則不能下放負(fù)載并進(jìn)入步驟c2 ；c2,三相定子通入負(fù)相序三相電，電機(jī)工作于反向電動狀態(tài)，第二交流接觸器閉合，第一交流接觸器、第三交流接觸器斷開；以及c3，第一絕緣柵雙極晶體管斬波，第二絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速。本實用新型中，當(dāng)負(fù)載為重載下放時，其采用不消耗電源功率的能耗制動運(yùn)行方式，步驟C具體包括dl，第三交流接觸器閉合，第一交流接觸器、第二交流接觸器斷開；d2，第一絕緣柵雙極晶體管斬波，第二絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速；d3，若要求最低速，則第四交流接觸器閉合，第一絕緣柵雙極晶體管、第二絕緣柵雙極晶體管關(guān)斷。本實用新型中，步驟d2中，[0035]若第一絕緣柵雙極晶體管的占空比為零關(guān)斷，過渡到調(diào)節(jié)第二絕緣柵雙極晶體管的占空比。本實用新型中，若要求節(jié)能全速下放，三相定子通入負(fù)相序三相電，電機(jī)工作于反向回饋發(fā)電狀態(tài)，第二交流接觸器閉合，第一交流接觸器斷開、第三交流接觸器斷開，第四交流接觸器閉合。本實用新型具有的有益效果采用本實用新型所述新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，保留了原來轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速和單管轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，又克服了輕載不能低速、重載下放損耗大的缺點(diǎn)。

圖1為本實用新型雙絕緣柵雙極晶體管(IGBT)斬波調(diào)速電路圖；圖2為本實用新型異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線圖。
具體實施方式
為使對本實用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下圖1為本實用新型雙絕緣柵雙極晶體管(IGBT)斬波調(diào)速電路圖，如圖所示。圖中，AC為三相交流電壓，KMl 4為第一 第四交流接觸器，T為降壓變壓器，DC為單相整流后直流電壓，D為二極管，C為濾波電容，Rex為固定調(diào)速電阻。轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速就是通過對斬波管的占空比(PWM)控制改變轉(zhuǎn)子回路的等效電阻，使電機(jī)工作在不同的機(jī)械特性曲線上，異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖2所示，a為正向電動運(yùn)行，b為反向電動運(yùn)行，c為反向回饋制動運(yùn)行，d為倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行，e為正向電動運(yùn)行，f為能耗制動運(yùn)行，g為正向回饋制動運(yùn)行。本實用新型所述新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，主要包括電動機(jī)定子側(cè)電路和電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路。在電動機(jī)定子側(cè)電路包括接于三相交流電壓AC的其中兩相交流電壓的變壓器 T、接于該變壓器T原邊的一單相第三交流接觸器KM3以及接于該變壓器T副邊的單相整流橋Si。也就是說將定子任意兩相電壓經(jīng)變壓器T降壓后再經(jīng)單相整流橋Sl不控整流，整流輸出的直流電壓加在同樣的兩相電壓上。在電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路包括接于三相交流電壓AC的三相整流橋S2、第一絕緣柵雙極晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2、二極管D、濾波電容C以及固定調(diào)速電阻 Rex，第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl和第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2串聯(lián)后并接于三相整流橋S2的兩端，二極管D與固定調(diào)速電阻Rex串聯(lián)后與第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl并聯(lián)， 濾波電容C的一端與二極管D的陰極連接，另一端與第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2的發(fā)射極連接。輕載時，第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl關(guān)斷，第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2斬波， 實現(xiàn)低速；重載下放時，給電機(jī)定子側(cè)通入上述的直流電壓，根據(jù)轉(zhuǎn)速要求控制第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl和第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2的占空比，實現(xiàn)調(diào)速。[0047]其中，圖1所示的雙絕緣柵雙極晶體管(IGBT)斬波調(diào)速電路圖還包括多個接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的交流接觸器，例如第一交流接觸器KM1，第二交流接觸器 KM2以及第四交流接觸器KM4。圖2異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線圖，主電路的工作方式主要由負(fù)載決定，因此，根據(jù)負(fù)載的變化，主電路的工作方式如下1、一般負(fù)載升降及提升重載提升負(fù)載三相定子通入正相序三相電，電機(jī)工作于正向電動狀態(tài)，第一交流接觸器KMl閉合，第二交流接觸器KM2、第三交流接觸器KM3斷開；第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl 斬波，第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl的占空比，可以調(diào)速；若要求全速，則第四交流接觸器KM4閉合，第一絕緣柵雙極晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2關(guān)斷。下放負(fù)載三相定子通入正相序三相電，電機(jī)工作于倒拉反轉(zhuǎn)狀態(tài)，第一交流接觸器閉合，第二交流接觸器、第三交流接觸器斷開；第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl斬波，第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl的占空比，可以調(diào)速。2、輕載提升負(fù)載三相定子通入正相序三相電，電機(jī)工作于正向電動狀態(tài)，第一交流接觸器KMl閉合，第二交流接觸器KM2、第三交流接觸器KM3斷開；第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl 關(guān)斷，第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2斬波，調(diào)節(jié)第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2的占空比，可以調(diào)速；下放輕載時，按倒拉反轉(zhuǎn)控制實施，若第二絕緣柵雙極晶體管的占空比為零仍不能下放，三相定子通入負(fù)相序三相電，電機(jī)工作于反向電動狀態(tài)，第二交流接觸器閉合，第一交流接觸器、第三交流接觸器斷開；第一絕緣柵雙極晶體管斬波，第二絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速。起重機(jī)一般輕載時要求轉(zhuǎn)速較低，要實現(xiàn)此要求，在采用單管斬波的調(diào)速系統(tǒng)中只能增大轉(zhuǎn)子回路所串電阻，這將使得電阻體積增大，轉(zhuǎn)差損耗增大，采用雙管斬波的調(diào)速系統(tǒng)時，第一絕緣柵雙極晶體管IGBTl關(guān)斷，第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2斬波，實際上就是使電機(jī)轉(zhuǎn)子回路所串電阻在有限值與無窮大之間交替切換，實現(xiàn)輕載低速減小損耗的要求。3、重載重載下放第三交流接觸器KM3閉合，第一交流接觸器KM1、第二交流接觸器KM2 斷開；第一絕緣柵雙極晶體管斬波，第二絕緣柵雙極晶體管導(dǎo)通，調(diào)節(jié)第一絕緣柵雙極晶體管的占空比，實現(xiàn)調(diào)速，若第一絕緣柵雙極晶體管的占空比為零關(guān)斷，過渡到調(diào)節(jié)第二絕緣柵雙極晶體管的占空比；若要求最低速，則第四交流接觸器KM4閉合，第一絕緣柵雙極晶體管IGBT1、第二絕緣柵雙極晶體管IGBT2關(guān)斷。4、全速下放若要求節(jié)能全速下放，三相定子通入負(fù)相序三相電，電機(jī)工作于反向回饋發(fā)電狀態(tài)，第二交流接觸器閉合，第一交流接觸器斷開、第三交流接觸器斷開，第四交流接觸器閉
合 O一般的轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，重載下放時采用的是倒拉反轉(zhuǎn)的方式，電機(jī)定子端通入正相序電流，轉(zhuǎn)子回路中串接較大電阻，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，拖動電機(jī)反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率大于1，因此負(fù)載的位能轉(zhuǎn)化成電動機(jī)的機(jī)械功率，并和電磁功率一樣都轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)差功率，轉(zhuǎn)差損耗非常大；采用能耗制動時，功率的傳遞方向不變，即電動機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率來自負(fù)載位能的減少，機(jī)械功率在電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換為電功率后消耗在轉(zhuǎn)子回路中，但是這種運(yùn)行方式下，轉(zhuǎn)差率時絕對值小于1的常數(shù)，與倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行相比較，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及要求的下放速度相同時，轉(zhuǎn)差損耗明顯減小。本實用新型的運(yùn)行狀態(tài)的實施由一塊基于DSP或其他微處理器的控制板實施，可探測電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，控制各接觸器通斷，輸出第一、第二 IGBT開關(guān)信號，控制占空比，調(diào)節(jié)串入轉(zhuǎn)子回路的等效電阻，達(dá)到調(diào)速的目的，并且控制相應(yīng)快。綜上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍，凡依本實用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，包括電動機(jī)定子側(cè)電路和電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路，其特征在于，在電動機(jī)定子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的變壓器、接于該變壓器原邊的一單相交流接觸器以及接于該變壓器副邊的單相整流橋；在電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的三相整流橋、第一絕緣柵雙極晶體管、 第二絕緣柵雙極晶體管、二極管、濾波電容以及固定調(diào)速電阻，第一絕緣柵雙極晶體管和第二絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)后并接于該三相整流橋的兩端，二極管與固定調(diào)速電阻串聯(lián)后與第一絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，濾波電容的一端與二極管的陰極連接，另一端與第二絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，還包括多個接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的交流接觸器。
專利摘要本實用新型涉及一種新型起重繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速系統(tǒng)，在電動機(jī)定子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的其中兩相交流電壓的變壓器、接于變壓器原邊的一單相交流接觸器以及接于變壓器副邊的單相整流橋；在電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電路包括接于三相交流電壓的三相整流橋，第一、第二絕緣柵雙極晶體管，二極管、濾波電容以及固定調(diào)速電阻，第一、第二絕緣柵雙極晶體管串聯(lián)后并接于該三相整流橋的兩端，二極管與固定調(diào)速電阻串聯(lián)后與第一絕緣柵雙極晶體管并聯(lián)，濾波電容的一端與二極管的陰極連接，另一端與第二絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接。本實用新型既保留原來轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速和單管轉(zhuǎn)子斬波調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，又克服輕載不能低速、重載下放損耗大的缺點(diǎn)。
文檔編號H02P25/16GK202094840SQ201120111159
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者陳偉宏, 黃文新 申請人:蘇州新廣濟(jì)工貿(mào)有限公司