[实用新型]用逆变器拖动多台电动机异步同时实现转子变频调速装置无效

专利信息
申请号: 200820190137.8 申请日: 2008-08-08
公开(公告)号: CN201278500Y 公开(公告)日: 2009-07-22
发明(设计)人: 周顺新 申请(专利权)人: 周顺新
主分类号: H02P5/46 分类号: H02P5/46;H02P27/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 430012湖北省武汉市江岸*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 逆变器 拖动 电动机 异步 同时 实现 转子 变频 调速 装置
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种电动机转子变频调速系统,特别是一种用逆变器拖动多台电动机异步同时实现转子变频调速系统。

背景技术

电动机是起重机、风机和水泵各工作机构中的原动机,它将电能转化为机械能。就起重机为例,它可以拖动起重机执行提升(或下降)、变幅、回转和行走等多种不同机构运动,完成起重机现场作业任务。

图1给出了传统的起重机用不同工作的电动机变频调速系统原理图。从该图中可以看出:该系统是在将电网提供的恒压恒频交流电源,经整流桥转换成直流,继而通过中间电路将直流经逆变器又转换成不同工作频率的交流来驱动电动机转动工作。

假设:电网电源频率为fo

电动机工作频率为fm

那么:fm=ξfo成立,

这里:ξ为变转差率。

基于起重机现场作业时,通常要求完成提升、变幅、回转和行走等四种不同工作。因此,各相应的执行机构,就需要不同的电动机提供不同的电能转化为不同的机械能。这就是说,起重机不同的工作,所需的电动机转速不同,即电动机的工作频率fm不同。然而,在传统的电动机变频调速系统中,一个逆变器只能变换一个电动机工作频率,对一个电动机进行变频调速,俗称“一拖一”技术。显然,对于起重机的四种不同工作,就需要四个逆变器电路才能实现两次换能的“交一直一交”变换,产生多个电动机所需的各自的工作频率,以分别完成起重机现场作业时的提升、变幅、回转和行走工作。

综合上述,传统的电动机调速系统,其频率调节范围宽,且不受电网频率限制;既可以采取强迫换能,又可以采以负载换能。这种调速系统,除了低速时转差功能损耗大和效率低外,最为突出的是需要用四个逆变器,从而使得系统体积庞大、笨重,而且造价昂贵,实施起来是非常困难的。

近年来,由于变频技术的飞跃发展,特别是矢量控制技术和直接转矩控制技术的应用,变频技术日趋成熟,以其宽广的调速范围、较高的稳速精度,快速的动态响应及能在直角坐标系中的四象限内作可逆运行的性能,位居交流传动之首,其调速性能完全可以和直流传动相媲美,并有取代之势。然而,目前国外起重机构采用的变频技术,仍然是一个功能用一个变频器,一个变频器配一个逆变器,对于起重机正常运行的四种功能。仍需配置四个逆变器。如果要使变频调速系统增加能量回馈功能,则需再增添四个逆变器,显然这是不合算的。因此,国外众多公司的相关产品,仍然是采用“一拖一”的方式来完成起重机的正常运行工作。例如:日本的安川、德国的西门子、瑞士的ABB和法国的施耐得等产品,在我国相关应用领域到处可见,其价格也十分昂贵。

针对上述已有变频技术存在的严重缺陷,本发明人就如何用一个逆变器,带动四台电动机,起重机工作时,逆变器定位在最小逆变角,通过每个斩波器的导通和关断,实现转子变频调速,使起重机实时完成提升、变幅、回转和行走四种工作进行过研究。并曾先后相继申请,经国家知识产权局授予实用新型三项专利,其专利号分别为“ZL002324369”、“ZL01212245”和“ZL2007200870857”。同时,今年又申请二项发明专利,其申请号为“2008100941476”和“2008100482526”。然而,对于如何提供适当的正向和反向输出控制电压,使各斩波器有效导通和关断;对于如何采集转子相电压和整流器输出直流,使斩波器迅速建立栅极控制电场,确保系统正常运行,以及根据电动机额定功率大小如何合理工作等问题,还有待全面解决。

发明内容

本实用新型的目的之一,是提供用一个全桥逆变器拖动多台电动机异步同时实现转子变频调速系统。即对多台电动机在线控制时,由同一个逆变器输出的电压,作各功能电动机的附加反向电动势,驱动各功能斩波器实时工作,以实现多台电动机异步同时运行。

本实用新型的目的之二,是提供用一个半桥逆变器拖动多台电动机异步同时实现转子变频调速系统。即对多台电动机在线控制时,由同一个逆变器输出的电压,作各功能电动机的附加反向电动势,驱动各功能斩波器实时工作,以实现多台电动机异步同时运行。

本实用新型目的之三,是使该系统具有能量反馈再利用功能,做到有效节约能源。

本实用新型的目的之四,是用一个系统实现全桥有源逆变或半桥有源逆变的电动机转子变频调速。

为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:用逆变器拖动多台电动机异步同时实现转子变频调速系统,包括:

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