[发明专利]无回馈型异步电动机交流变频装置

说明书

技术领域

本发明涉及异步电动机的交流变频调速技术，具体为一种无回馈型异步电动机交流变频装置。

背景技术

现行的电工及电气传动技术对异步电动机的调速的方式，主要采用可关断的电力电子器件与其高频的脉宽调制方式进行其既变压又变频的转速控制。在其采用价格较贵的电力电子元件与配置反馈整流器及较为复杂的控制系统的条件下，其产品的制造成本较高。对变频中的异步电动机自身的无功能量问题，现行技术多采用反馈整流器进行其回馈，这在电机仍然存在较大的无功电流及其损耗的情况下，仅用调速实现其节能可以说还存在一定的局限性。专利号为98219580.X的“双回型交流变频器”，利用换流电容器对通流的晶闸管与其电机绕组进行放电换流的工作原理，虽然以其初步的无回馈方式降低了电机自身的无功损耗，但其斩波器的电抗器同时要吸取电容电流，由此也带来一定的电能消耗与增加设备及成本的问题。专利号为ZL200620132412.1的“组合变流型交流变频器”，采用三只换流电容器与三相或六相绕组串联而交替充、放电的电路结构，不仅用其谐振电流过零的条件而且用晶闸管构成主电路、还在其近于串联谐振的原理下避免了无功电流的回馈而具有较高的节能效果。但其单组电容器不易随电机负载的变化而平衡其无功能量，尤其在控制电磁振动成型机时，易发生同一桥路两晶闸管切换失灵的故障。

发明内容

本发明为了解决异步电动机在变频调速中存在的无功电流及其损耗，而现有变频装置造价较高且不能充分平衡无功功率、因而节能效果不甚理想的问题，提供一种无回馈型异步电动机交流变频装置。该变频装置采用普通晶闸管构成的逆变半桥与电容桥配合而进行电容充、放电双重作用的变流电路，而实现电容内补偿的交流变频。

本发明是采用如下技术方案实现的：无回馈型异步电动机交流变频装置，包括三相整流桥，连接于三相整流桥直流输出端之间的由六个晶闸管T1-T6构成的三相逆变桥，在三相整流桥直流输出端之间连接有三个分别由两只电力电容器C1、C4，C3、C6，C5、C2串联而成的主电容桥路，三相逆变桥的三个中点1、2、3引出分别作为三相交流输出的各相一端，三个主电容桥路的三个中点4、5、6引出分别作为三相交流输出的各相另一端。使用时，异步电动机的定子三相绕组连接于变频装置的三相交流输出端，即中点1、4之间连接A相绕组Wa，中点2、5之间连接B相绕组Wb，中点3、6之间连接C相绕组Wc。工作时，逆变桥的六只晶闸管按照T1-T2-T3-T4-T5-T6的顺序依次进行其循环的触发导通，其触发频率设定在5～150HZ；触发频率不同，输出的三相交流电的频率不同。本发明的工作原理是：采用逆变半桥与电容桥路及异步电机绕组组合的变流电路，形成了桥路电容器随逆变桥切换同时进行电容放电、又进行电容充电的双重作用于电感绕组的工作特点，对转移或消除电感绕组的无功电流及其无功损耗具有独特的较果。例如在Wa绕组的交替换流期间，C1电容的电压经由晶闸管T1对Wa放电(直至电容C1达到负向电压)，同时经由Wa绕组并由三相整流桥输出的直流电源对C4电容进行充电，使其由负的电压值向正的电压值转变；在晶闸管T4触发导通时，电容C4上一般超过直流电压的正向电压对Wa形成放电的通流回流(直至电容C4达到负向电压)，并对C1同时进行从负向正的充电。在同一逆变桥的两只晶闸管与同一桥路两只电容器对绕组Wa轮流进行单向脉波通流的过程中，电感性的绕组在通流初期的瞬间承受其峰值超过直流电源1～2倍的尖脉冲电压，因而使其电流快速上升而近于正弦半波。在低频时，脉波电流之间的宽度增大，对应的定子气隙的磁通密度也在此间隔范围内明显下降。