[实用新型]高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种高压电动机绝缘栅双极晶体管(IGBT)并联斩波式双逆变调速技术。广泛应用于电力、水泥及冶金等行业的风机水泵类负载的绕线式电动机无级调速，特别适合于绕线式电机的调速技术改造项目。属于机电技术领域。

(二)背景技术

风机、水泵的应用范围极广，其年耗电量约占总用量的43％。目前，这类设备大多不能调速，只能采用阀门或挡风板来调节流量以满足负荷变化的要求。在低压系统中，变频调速技术已经相当成熟，完全可以满足国内调速市场的需要。而在大功率(≥250kW)高压系统中，变频调速和高频斩波内反馈调速是目前比较常用的调速方式。

变频调速串接在电源和电动机之间，因此要承受电动机的全部功率，变频调速装置通过改变定子频率和电压来调节电动机转速，而大功率电机供电电压高(3-10kV)，目前电力电子器件的耐压制造水平低，变频器承受较高的电压，大量的电力电子器件串联运行，结构复杂。

内反馈调速属于串级调速的范畴，有移相式和斩波式两种控制方式。高频斩波内反馈调速是电动机转子侧接不可控整流，转子输出能量经过整流变化输出，通过斩波器进行脉宽调制升压，然后通过晶闸管逆变装置，将电动机转差率反馈到电动机的附加绕组。其中关键技术就是斩波变流控制。移相式内反馈调速，产生大量的感性无功功率和高次谐波电流，斩波控制从根本上解决了移相控制的缺点，固定晶闸管逆变器的相角，通过IGBT斩波开关的通断，控制反馈功率的大小，因而以较小功率的低压设备控制全功率的高压电动机，功率因数提高，谐波分量减少。但是在电动机功率较大时，受目前绝缘栅双极晶体管单管容量的限制，单只绝缘栅双极晶体管组成的斩波开关不能满足要求，需要两只甚至多只绝缘栅双极晶体管并联(如图2所示)，并联后的电路存在着分流后的均流的问题，直接并联运行的绝缘栅双极晶体管斩波控制方式严重降低了系统的可靠性。

对于基建项目，采用高频斩波内反馈调速和变频调速都是可行的方案。对于改造项目，如原负载电动机是鼠笼式的，可以采用变频调速方案，如采用高频斩波内反馈调速，需要更换成内反馈电动机，原来的鼠笼电机报废，增加了大量的投资，另外，更换后的电动机同原电动机安装尺寸不匹配，还需要改造电动机安装基础，工程量较大。

在水泥、冶金等高耗能行业，存在着大量的绕线式电动机，这部分电机在进行节能改造时，如果采用变频调速方案，需要把电动机的转子引线短接，但是如果变频器运行中出现故障，电动机改为工频运行时，由于转子短接后的电动机不能直接启动(绕线式电动机正常启动时，需要在转子回路串入电阻实现软启动)，需要重新把原来的绕线电机启动系统恢复，影响正常的生产并且工程投资和工程量大。如果采用传统的串级调速方式，通过逆变变压器向电网反馈能量，虽然可以通过斩波控制减少逆变变压器的容量，功率因数有所提高，但是由于没有了内反馈调节线圈的绕组分布消除谐波的效果，以及与高压电源的隔离作用，传统的串级斩波调速方式存在着对电网的谐波影响大的问题。

(三)发明内容

本实用新型的第一目的在于克服原串级调速电路中绝缘栅双极晶体管并联时的均流问题，提供一种可以保证每路并联回路的绝缘栅双极晶体管电流的大小基本一致的高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置。

本实用新型的第二目的在于对于绕线式电动机调速改造项目，克服采用高频斩波内反馈调速需要更换成内反馈电动机的缺点，以及采用高压变频需转子绕组短接但无法直接工频启动的缺点，可以保留原电动机，提供一种可以通过逆变变压器同时能够降低谐波影响，不用再增加滤波装置的高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置。

本实用新型的第三目的在于可以实现多台调速装置的并联运行的高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置，其特征在于所述控制装置包括并联斩波器和双重逆变器，