[发明专利]变频交流感应电动机谐波利用方案

权利要求书

1、一种由交流感应电动机及其变频调速控制系统实现变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：交流感应电动机的相数q大于3，每相绕组(1)的输入端通过两个开关器件(2)、(3)，分别连接直流电源的正极和负极；开关器件(2)、(3)可以是电子开关器件，还可以是一定的机械机构构成的开关器件；每相绕组的输入端还连接上续流二极管(4)的正极和下续流二极管(5)的负极，上续流二极管(4)的正极和下续流二极管(5)的负极再分别连接到直流电源的负极和正极；对任何两相流入输入端基波电流的相位差，由开关器件控制，与这两相的输入端之间所夹的电角度相等；流入每相绕组的电流由开关器件控制可以包含低级次的谐波电流，特别是三次谐波电流；各相绕组末端可用下述几种方法连接：(1)全部共接，(2)分成若干组，各组共接，(3)分成若干组，各组共接，共接端再和其它绕组连接。

2、根据权利1所述的变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：取调制波(40)与电机基波旋转磁势和拟保留的低级次谐波旋转磁势合成的旋转磁势具有相似形状，令它和一个三角载波(41)进行比较，调制波正半周时，三角波下降沿和调制波交点作为电机其中一相输入端连接电源正端的开关器件导通时刻，而三角波上升沿和调制波交点作为该相输入端连接电源正端的开关器件关断时刻；调制波负半周时，三角波上升沿和调制波交点作为该相输入端连接电源负端的开关器件导通时刻，而三角波下降沿和调制波交点作为该相输入端连接电源负端的开关器件关断时刻；电机的其它各相电流通断的控制与此类似，但对应的调制波相对于上述调制波须平移一个时间间隔，使两调制波中基波的相位差恰好等于该两相输入端之间电角度。

3、根据权利1所述的变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：电机绕组(1)相数q大于3且为3的奇数倍，任何输入端电角度互差120°的三相绕组(1)的末端共接，再分别连接一个三次谐波绕组(50)的输入端，这些三次谐波绕组末端共接；三次谐波绕组在电机中分布，按形成3p对磁极的定子绕组分布(其中p是绕组(1)的磁极对数)，并使任意一相绕组(1)和其连接的三次谐波绕组(50)通路通入电流时，绕组(1)在磁路气隙中产生的磁势N极的中心，与三次谐波绕组(50)在磁路气隙中产生磁势的一个S极中心重合；每相绕组1的输入端输入的电压为基波电压和三次谐波电压的迭加。

4、根据权利1所述的变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：采用机械机构作为开关器件实现变频交流感应电动机谐波利用的方案是，通过分电装置(20)将直流电压引入交流感应电动机的每相绕组的输入端；分电装置(20)由转子(30)和电刷(8)构成；转子(30)的周向表面分布两个导电半环(6)；导电半环(6)分别和转子(30)两端部的导电环(9)电连接；两个导电环(9)分别和一个电刷(10)接触；两个电刷(10)分别连接直流电源的正负极；两个导电半环(6)之间具有周向绝缘间隔(7)；电刷(8)连接交流感应电机的输入端，并和转子(30)外周表面接触。

5、根据权利4所述的变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：上述机械装置每个导电半环(6)和周向绝缘间隔(7)各自对转子(30)的轴心所张圆心角是一个固定值；直流电源增加调压装置，调节直流电源的电压随电机的输入端电压基波频率增高而升高。

6、根据权利4所述的变频交流感应电动机谐波利用方案，其主要特征在于：上述机械装置每个导电半环(6)和周向绝缘间隔(7)沿转子(30)轴向分布宽度是变化的，即对转子(30)的轴心所张圆心角沿轴向是变化的；电刷(8)相对于转子在轴向可以运动，当调节电机转速时，转子转速由低到高变化，电刷由一定控制装置控制从导电半环宽度小的一侧向宽度大的一侧移动，反之亦然。