[发明专利]多相电机变频调速器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相电机变频调速器，属电机变频调速装置的制造技术领域。

背景技术

受一百多年来电网三相、正弦波供电的限制，目前人们在设计电机变频调速系统时仍然将三相、正弦波供电作为设计的限制条件，因此变频器、电机都是按照三相和正弦波型供电的要求来设计的。这样，在大功率变频调速系统中就必须采用3kV-10kV的中压变频器和电机。但受电力电子器件技术水平的限制，目前市场上的电力电子器件仅适合于在电压为1000V以下、电流在2000A以下的三相变频器中应用。为满足大功率电机3-10kV供电电压的需要，就必须采用级联多电平或钳位多电平的方案，导致变频器结构复杂、成本高、可靠性低，限制了大功率变频调速技术的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理，能在降低成本的同时有效提高可靠性的多相电机变频调速器。

本发明为多相电机变频调速器，包括变压器，三相不控整流桥，电抗器，电容，带控制系统的逆变系统，多相交流电机，其特征在于变压器的原边与三相电网连接，副边与三相不控整流桥的输入端连接，三相不控整流桥的输出端正电位连接电抗器的一端，电抗器的另一端与电容的正极连接，并与逆变系统的输入端正极连接，三相不控整流桥的输出端负电位与电容的负极连接，并与逆变系统的输入端负极连接，逆变系统的输出端与多相电机定子绕阻的接线端子分别依次连接。

所述的逆变系统内还可设置五个或者五个以上的逆变桥臂单元，各个逆变桥臂单元的结构可以是传统的两电平结构或多电平结构。

所述的逆变系统内还可增设一个或多个电容单元。

所述多相电机的定子绕组可根据逆变系统内所采用的逆变桥臂单元的数量采用相应的相数，构成相数大于三的多相交流电机。

由于电力电子技术的应用，电机变频调速系统的相数和供电波形已不再是限制条件，而是设计自由度。人们可以充分利用这些自由度来提高传动系统的性能。本发明通过采用多相结构，解决实现大功率与目前电力电子器件制造水平间存在的矛盾，在不增大或少增大输出电压、电流等级的前提下实现大功率调频调速，使得大功率变频调速系统工艺简化、对器件特性要求降低、结构简单，从而在降低其成本的同时提高其可靠性。本发明适用于厂矿、舰船动力、冶金、高速列车、大型电梯、电动机车的电力拖动等方面。应用范围广，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明所述逆变系统的内部结构示意图；

图3是本发明所述多相电机的原理图。

具体实施方式

本发明主要由变压器1、三相不控整流桥2、电抗器3、电容4、带控制系统6的逆变系统5、多相交流电机7等构成，变压器1的原边与三相电网连接，副边与三相不控整流桥2的输入端连接，三相不控整流桥2的输出端正电位连接电抗器3的一端，电抗器3的另一端与电容4的正极连接，并与逆变系统5的输入端正极连接，三相不控整流桥2的输出端负电位与电容4的负极连接，并与逆变系统5的输入端负极连接，逆变系统5的输出端与多相电机7定子绕阻的接线端子分别依次连接。变压器1、三相不控整流桥2等利用现有技术设计。

根据系统功率等级的不同，变压器1副边可采用一组、两组或者更多组的三相绕组。采用多脉整流技术，减少谐波对电网端的污染。

逆变系统5由数个逆变桥臂单元8及电容单元9连接组成。逆变桥臂单元8的数量根据输出相位数的不同而不同。根据系统功率等级不同，逆变系统5可采用五及五个以上的逆变桥臂单元8，各逆变桥臂单元可以是两电平或多电平结构，多相电机7的定子绕组10也采用相应数量的相数。

采用如IGBT等的性价比高的耐压为1600-3300V的电力电子全控器件，实现从数百千瓦至数万千瓦宽功率范围的大功率变频调速，使之有较好的容错能力，即系统在一相或多相因故障退出运行时仍可通过适当降载保持稳定运行的高可靠性。

系统与外部的联系通过控制系统内上位控制机实现，上位控制机将系统工作指令送达控制系统内的控制器，并鉴别来控制系统内自检测单元的故障之类别从而控制系统的启停。上位控制机同时负责显示系统的运行状态。

控制系统内控制器实现PWM调制的控制算法，实现系统的电流环和速度的闭环控制，该算法同时是一种冗余的算法，即在一相或多相退出运行时，通过调整各相给定电压值，维持多相电机变频调速系统的容错运行。这样系统在一个或数个逆变桥臂单元故障时，只需降载运行，无须停机，从而提高系统的运行可靠性。

本发明的工作原理：系统上电后，三相不控整流桥2通过电抗器3给电容4充电，上位控制器检测，确认电容4的电压正常后，在设定运行参数并给出运行指令后，多相电机变频调速器采用一种基于多相PWM调制的控制算法，控制器给出驱动信号，驱动逆变系统5各逆变桥臂单元8，从而控制电能向多相电机7流动，多相电机7转动做功。故障检测单元随时检测逆变系统5、多相电机7及控制系统6的运行情况，若发现有故障则将故障信号送至控制器，位控制器根据故障类型作出相应处理并显示。