專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)反饋可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，廣泛用于紡織，塑料及提升等機(jī)械的電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，尤其適合大容量風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)的節(jié)能調(diào)速之用。
普通的可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，含有一個(gè)繞線轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)，其定子原繞組與交流電源連接，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)滑環(huán)與橋式整流器聯(lián)接，整流器輸出通過(guò)平波電抗器與橋式有源逆變器相聯(lián)，該系統(tǒng)還必須設(shè)置一個(gè)逆變變壓器，其副邊繞組與橋式有源逆變器的網(wǎng)端相聯(lián)，而原邊繞組與交流電源連接。
上述系統(tǒng)的缺點(diǎn)有三。一是必須設(shè)置獨(dú)立的逆變變壓器，致使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，造價(jià)昂貴;二是從系統(tǒng)原理上，通過(guò)逆變變壓器反饋電網(wǎng)的轉(zhuǎn)差功率，本來(lái)就是由原邊繞組自由網(wǎng)吸收過(guò)來(lái)的，這樣造成這部份多余的轉(zhuǎn)差功率的無(wú)謂循環(huán)傳輸，影響調(diào)速效率的提高。分析證明，這種系統(tǒng)調(diào)速時(shí)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的條件下，電機(jī)原邊繞組的有功電流不隨轉(zhuǎn)速的下降而減小，容易造成電機(jī)溫升增高。三是通過(guò)逆變變壓器反饋電網(wǎng)的電流波形含有較多的諧波，給電網(wǎng)造成污染，干擾其它用電設(shè)備。
本發(fā)明的目的就是為消除、改善上述缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)逆變變壓器、高效節(jié)能、大大減輕對(duì)電網(wǎng)污染的串級(jí)調(diào)速效果。


圖1為內(nèi)反饋可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。
圖2為有載矢量圖。
本發(fā)明由帶有三次繞組繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)，可控硅整流器、可控硅有源逆變器及觸發(fā)控制裝置等部份構(gòu)成。
本系統(tǒng)中的調(diào)速異步機(jī)，除了具有和普通繞線型異步機(jī)相同的定子原邊繞組Ⅰ及轉(zhuǎn)子繞組Ⅱ以外，在定子上還裝有三次繞組Ⅲ。三次繞組的繞組形式(包括極數(shù)、繞向)與原邊繞組相同，但導(dǎo)線和并聯(lián)支路數(shù)則根據(jù)轉(zhuǎn)子額定電流及電機(jī)極數(shù)作不同選擇，不必與原繞組相同。三次繞組與原邊繞組的作用形式，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)電源電壓的高低，設(shè)計(jì)為雙圈式或自耦式。前者兩個(gè)繞組僅有磁的聯(lián)系，而電氣上相互絕緣;后者，兩繞組既有磁的聯(lián)系又有電的聯(lián)系。
附圖3為自耦式聯(lián)接的三繞組電動(dòng)機(jī)線路圖。
當(dāng)電機(jī)電源為低壓時(shí)(660V以下)，三次繞組與原邊繞組適合自耦式聯(lián)接，以減少電機(jī)鐵心體積，并提高調(diào)速效率。
必須注意，采用自耦式三次繞組時(shí)，其繞組極對(duì)數(shù)應(yīng)與原繞組相同，只是兩繞組按自耦式聯(lián)接，切不可采用在原繞組中直接抽頭的方法。
附圖4為雙圈式電動(dòng)機(jī)線路圖當(dāng)電機(jī)電源為高電壓時(shí)(3KV以上)，三次繞組須與原邊繞組成雙圈式。這樣，可控硅有源逆變器和電源電壓隔離，使用安全。
系統(tǒng)的工作情況如下電動(dòng)機(jī)接通電源，電機(jī)氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子上的三次繞組，使之感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)E3。E3作用于有源逆變器的網(wǎng)端，相當(dāng)于普通可控硅串級(jí)調(diào)速中的逆變變壓器副邊電壓。改變逆變角β的大小，或者采用斬波-逆變電路，調(diào)節(jié)占空比，都能使反射到轉(zhuǎn)子電路中的附加電勢(shì)得以改變，于是調(diào)節(jié)了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中的多余轉(zhuǎn)差功率，通過(guò)整流器ZL和有源逆變器KL，饋入到三次繞組。其有功功率P3為負(fù)值，即三次繞組處于發(fā)電狀態(tài)。此時(shí)，原邊繞組自電網(wǎng)吸收的有功功率為P1＝Pdc-P3+∑p＝P1+∑p式中Pdc-電磁功率P3-三次繞組的有功功率∑p-電動(dòng)機(jī)的各種銅耗及鐵耗P1-輸出的機(jī)械功率說(shuō)明當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下調(diào)時(shí)，電機(jī)的輸入功率亦隨機(jī)械功率的減小而減小。實(shí)現(xiàn)了調(diào)速節(jié)電的目的。
系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)的原邊繞組與三次繞組的作用。取代了逆變變壓器，使之體積減小，造價(jià)降低。
系統(tǒng)中的反饋功率不是饋回電網(wǎng)，而是反饋回電機(jī)內(nèi)部的三次繞組，因此，大大減輕了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。故稱(chēng)為內(nèi)反饋可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。
附圖2的電動(dòng)機(jī)有載矢量圖，是通過(guò)磁勢(shì)平衡分析得出的。這里的可控硅有源逆變器采用普通可控硅元件構(gòu)成，并采取滯后導(dǎo)能的控制方式，故三次繞組電流
3'滯后電勢(shì)
′3(180°-β)電角度，它將產(chǎn)生對(duì)電機(jī)去磁的無(wú)功分量，使電機(jī)激勵(lì)電流增大。因?yàn)樵陔姍C(jī)設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體情況，適當(dāng)增大原邊繞組激磁電抗。另外，也可以采用順序控制、斬波控制等方法，盡量降低
3'的無(wú)功分量。
解決上述問(wèn)題的最好辦法是采用GTO(可關(guān)斷可控硅)有源逆變器，通過(guò)超前換流，使
3′位于第Ⅰ象限，即超前
′3(180°-β)電角度，可使電機(jī)功率因數(shù)得到根本的改善。
三次繞組參數(shù)的計(jì)算A、感應(yīng)電勢(shì)E3E30＝K·Sko/COSβmin·E20(1)式中E30-三次繞組線電勢(shì)，單位伏特。
E20-轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路線電勢(shì)，單位伏特。
Sko-電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，最低轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率。
COSβmin-最小逆變角的余弦值。
K-系數(shù)，當(dāng)有源逆變器為三相橋式時(shí)。
K＝1;當(dāng)采用三相零式時(shí)，K＝2。
B、每相串聯(lián)匝數(shù)N3N3≈E30/U1·N1(1)式中U1-電動(dòng)機(jī)電源線電壓，單位伏特。
N1-原繞組每相串聯(lián)匝數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種新型的內(nèi)反饋式可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。其特征在于該系統(tǒng)由三繞組的調(diào)速電動(dòng)機(jī)和可控硅有源逆變器、整流器及觸發(fā)控制裝置等構(gòu)成。三繞組電機(jī)中的三次繞組與有源逆變器聯(lián)接，并為轉(zhuǎn)子繞組提供附加電勢(shì)及吸收多余的轉(zhuǎn)差功率。三次繞組安放在定子之上，具有與原邊繞組相同的繞組形式。
2.按照權(quán)利要求1所述的三次繞組，其特征在于它與原邊繞組的結(jié)構(gòu)關(guān)系有兩種，一種是僅存在磁聯(lián)系的雙圈式，另一種是既有磁聯(lián)系又有電聯(lián)系的自耦式。
全文摘要
一種新型的內(nèi)反饋式可控硅串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速電動(dòng)機(jī)的定子上增設(shè)一個(gè)三次繞組，該繞組與原邊繞組的作用結(jié)果，取代了普通可控硅串級(jí)調(diào)速中的逆變變壓器，并通過(guò)轉(zhuǎn)差功率內(nèi)反饋，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)低同步速的無(wú)級(jí)調(diào)速，具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性。
文檔編號(hào)H02K17/00GK1061309SQ9010885
公開(kāi)日1992年5月20日 申請(qǐng)日期1990年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月6日
發(fā)明者耿瑞華, 沈太福 申請(qǐng)人:沈太福