專利名稱：一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，尤其是涉及當(dāng)電網(wǎng)斷電后系統(tǒng)制動工作時能夠?qū)崿F(xiàn)控制電源供電的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
一般，帶有制動單元的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置驅(qū)動開關(guān)磁阻電機可以實現(xiàn)四象限運行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)斷電狀態(tài)下的制動減速停機。一種常用的四象限開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，整流橋與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接，正負(fù)母線間跨接濾波電容。整流橋?qū)崿F(xiàn)對交流電源的整流，逆變單元連接電機，驅(qū)動電機SRM電動或發(fā)電運行；制動單元在電機發(fā)電運行或電網(wǎng)斷電情況下可以對母線進(jìn)行能量釋放。為了實現(xiàn)裝置的長時間發(fā)電運行又兼具斷電制動功能，后來又提出一種改進(jìn)的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，各單元功率電路通過正負(fù)母線連接，正負(fù)母線間跨接濾波電容。其中回饋單元通過回饋電抗器連接電網(wǎng)，具備整流和回饋功能；逆變單元連接電機，驅(qū)動電機SRM電動或發(fā)電運行；制動單元在電網(wǎng)斷電或回饋單元故障情況下可以對母線進(jìn)行能量釋放。該調(diào)速裝置在圖1所示的調(diào)速裝置的基礎(chǔ)上增加了制動單元，它由控制電源、控制電路、推動電路、功率電路、制動電阻等多個部分構(gòu)成，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，降低了可靠性。此外，圖1和圖2所示的調(diào)速裝置還共同存在以下缺陷:一、雖然三個單元的控制電源供電可以取自直流母線或交流電源，或儲能裝置，但均具有局限性。二、由于礦用皮帶或提升運輸系統(tǒng)一般為中壓(660V^3300V)產(chǎn)品，當(dāng)控制電源取自直流母線時，中壓的DC/ DC變換器市場上沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品，需要定制開發(fā)，且器件選型難度較大，可靠性低。三、若控制電源取自交流電源(與主回路不同的電源)，全部或局部電網(wǎng)斷電，控制電源也可能斷電，這樣就無法實現(xiàn)斷電制動停機功能；當(dāng)控制電源取自儲能裝置時，一般有電池和電容兩種，若采用蓄電池等儲能器件需要單獨的隔爆(本安)結(jié)構(gòu)才能符合礦用國家安標(biāo)要求，技術(shù)復(fù)雜，實現(xiàn)難度大；當(dāng)采用電容儲能，數(shù)量太多，有限的空間難于實現(xiàn)放置。

實用新型內(nèi)容為克服上述缺陷，本實用新型提供了一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，能夠解決電網(wǎng)斷電后系統(tǒng)制動工作時的控制電源供電的難題，并且只需在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上做簡單改造，成本低、可靠性高。本實用新型提供的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，包括:回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元，其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路；當(dāng)該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置采用回饋單元時，該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置還包括回饋電抗器，回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網(wǎng)，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接；當(dāng)該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置采用整流橋時，整流橋直接連接電網(wǎng)，整流橋與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接；正負(fù)母線間跨接濾波電容；制動單元功率電路并接于濾波電容的兩端；逆變單元連接電機；其中，該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置還包括:電源供電單元、電源切換電路、變壓器；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接于變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網(wǎng)。所述制動單元功率電路采用IGBT構(gòu)成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負(fù)母線。 所述電源供電單元包括變壓器、整流二極管及濾波電容，變壓器原邊連接制動電阻，變壓器副邊串接二極管后與電容并接。所述電源切換電路采用模擬控制電路或數(shù)字控制電路與接觸器或繼電器構(gòu)成。所述數(shù)字控制電路由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構(gòu)成。所述回饋電抗器采用單電感、或采用電感與電容組合。本實用新型提供的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置通過增加電源切換電路，以及連接于制動單元的電源供電單元，電網(wǎng)斷電后，制動單元開始工作，電源供電單元內(nèi)部變壓器將制動單元中制動電阻上的高壓變?yōu)榈蛪?，整流后，通過電源切換電路向控制電源供電，從而解決了電網(wǎng)斷電后系統(tǒng)制動工作時的控制電源供電的難題，并且只需在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上做簡單改造，成本低、可靠性高。

圖1為現(xiàn)有的一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的另一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型提供的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置實施例一，如圖3所示，包括:整流橋、逆變單元、制動單元、電源源供電單元、電源切換電路、變壓器(圖4中表示為變壓器1)，其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路。該實施例中各個電路、模塊、單元的連接關(guān)系如下:整流橋與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接；正負(fù)母線間跨接濾波電容C ;制動單元功率電路并接于濾波電容C的兩端；逆變單元連接電機SRM ;電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接于變壓器1、電源供電單元；變壓器I連接電網(wǎng)。本實用新型提供的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置實施例二，如圖4所示，包括:回饋電抗器、回饋單元、逆變單元、制動單元、電源供電單元、電源切換電路、變壓器(圖3表示為變壓器I);其中，回饋單元包括回饋單元功率電路，逆變單元包括逆變單元功率電路，制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路。該實施例中各個電路、模塊、單元的連接關(guān)系如下:回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網(wǎng)L1、L2、L3，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接；正負(fù)母線間跨接濾波電容C ;制動單元功率電路并接于濾波電容C的兩端；逆變單元連接電機SRM ;電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接于變壓器1、電源供電單元；變壓器I連接電網(wǎng)。下面詳細(xì)說明各個單元的組成及工作原理:制動單元由制動電阻,制動單元功率電路，推動電路、控制電路構(gòu)成，制動單元功率電路采用IGBT構(gòu)成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負(fù)母線。當(dāng)制動單元的控制電路檢測到母線電壓升高同時發(fā)生電源斷電或回饋單元故障時，產(chǎn)生PWM(脈寬調(diào)制)斬波控制信號，驅(qū)動IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷，將母線上多余的能量消耗到制動電阻上?；仞侂娍蛊麟妱訒r起到降低諧波作用，制動時對回饋電流進(jìn)行濾波。逆變單元由逆變單元功率電路、推動電路、控制電路和控制電源構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動開關(guān)磁阻電機類型，逆變單元功率電路可以是單相或多相結(jié)構(gòu)。電機電動運行時，逆變單元的控制電路通過檢測開關(guān)磁阻電機的定轉(zhuǎn)子相對位置產(chǎn)生電動控制信號，在電機電感上升區(qū)間通過推動電路驅(qū)動功率電路對電機繞組供電，電能轉(zhuǎn)換為機械能；電機制動運行時，逆變單元的控制電路通過檢測開關(guān)磁阻電機的定轉(zhuǎn)子相對位置產(chǎn)生制動控制信號，在電機電感下降區(qū)間通過推動電路驅(qū)動功率電路對電機繞組勵磁，機械能轉(zhuǎn)換為電能，逆變單元將電機發(fā)電轉(zhuǎn)換為直流電能向直流母線充電?；仞亞卧苫仞亞卧β孰娐?、推動電路、控制電路和控制電源構(gòu)成，回饋單元功率電路采用IGBT構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，根據(jù)所接電源類型可以是單相或多相。電機電動運行時，與IGBT并聯(lián)的二極管起整流橋的作用；制動運行時，控制電路檢測到母線電壓升高，發(fā)出回饋驅(qū)動信號，經(jīng)推動電路變換后驅(qū)動功率電路工作，將母線上的直流電流按照進(jìn)線交流電網(wǎng)電壓相序逆變成交流電流回饋電網(wǎng)。電源供電單元包括變壓器(圖3、圖4中表示為變壓器Tl)、整流二極管Dl及濾波電容Cl，變壓器器Tl原邊連接制動電阻，變壓器Tl副邊串接二極管Dl后與電容Cl并接。電源供電單元可以將制動電阻上的電壓進(jìn)行降壓、整流和濾波，連接到電源切換電路。電源切換電路采用模擬控制電路或數(shù)字控制電路與接觸器組成，接觸器也可以換為繼電器。如果電源切換電路采用數(shù)字控制電路，數(shù)字控制電路可以由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構(gòu)成?；仞侂娍蛊鞑捎脝坞姼小⒒虿捎秒姼信c電容組合。電源切換電路和電源供電單元配合的工作流程如下:電網(wǎng)正常時，各單元的控制電路和功率電路的電源均由電網(wǎng)提供，電網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器I降壓后送入電源切換電路向控制電源供電；當(dāng)電網(wǎng)突然斷電時，制動單元開始工作，電源切換電路將電源供電單元連接到各單元的控制電源，此時控制電源由電源供電單元供電。[0033]本實用新型通過增加電源切換電路，以及連接于制動單元的電源供電單元，電網(wǎng)斷電后，制動單元開始工作，電源供電單元內(nèi)部變壓器將制動單元中制動電阻上的高壓變?yōu)榈蛪?，整流后，通過電源切換電路向控制電源供電，從而解決了電網(wǎng)斷電后系統(tǒng)制動工作時的控制電源供電的難題，并且只需在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上做簡單改造，成本低、可靠性高。最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，包括:回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元，其中，回饋單元包括回饋單元功率電路,逆變單元包括逆變單元功率電路,制動單元包括制動電阻和制動單元功率電路，回饋單元、逆變單元及制動單元還分別包括控制電路、控制電源和推動電路； 當(dāng)該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置采用回饋單元時，該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置還包括回饋電抗器，回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網(wǎng)，回饋單元功率電路與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接； 當(dāng)該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置采用整流橋時，整流橋直接連接電網(wǎng)，整流橋與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接； 正負(fù)母線間跨接濾波電容； 制動單元功率電路并接于濾波電容的兩端； 逆變單元連接電機； 其特征在于，該開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置還包括:電源供電單元、電源切換電路、變壓器；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接于變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，其特征在于，所述制動單元功率電路采用IGBT構(gòu)成，一端連接正母線，另一端通過制動電阻連接負(fù)母線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，其特征在于，所述電源供電單元包括變壓器、整流二極管及濾波電容，變壓器原邊連接制動電阻，變壓器副邊串接二極管后與電容并接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，其特征在于，所述電源切換電路采用模擬控制電路或數(shù)字控制電路與接觸器或繼電器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制電路由PLC、單片機、DSP、ARM中的一個或多個組合構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，其特征在于，所述回饋電抗器采用單電感、或采用電感與電容組合。
專利摘要本實用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機調(diào)速裝置，包括回饋單元或整流橋、逆變單元、制動單元、電源供電單元、電源切換電路、變壓器；回饋單元功率電路通過回饋電抗器連接電網(wǎng)或整流橋直接連接電網(wǎng)，回饋單元功率電路或整流橋與逆變單元功率電路通過正負(fù)母線連接；正負(fù)母線間跨接濾波電容；制動單元功率電路并接于濾波電容的兩端；逆變單元連接電機；電源供電單元連接制動單元；回饋單元的控制電源、制動單元的控制電源和逆變單元的控制電源通過電源切換電路分別連接于變壓器、電源供電單元；變壓器連接電網(wǎng)。本實用新型能夠解決電網(wǎng)斷電后系統(tǒng)制動工作時的控制電源供電的難題，并且只需在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上做簡單改造，成本低、可靠性高。
文檔編號H02P6/24GK202978794SQ201220742210
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者丁金龍 申請人:北京中紡銳力機電有限公司