[发明专利]抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流电动机调速控制技术领域，特别涉及一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统及其控制方法。

背景技术

中高压电动机广泛使用于风机和水泵的拖动，若能利用调速来实现风量和水压调节，则可以节约大量的电能，所以市场对性能优良、成本适中的中高压调速系统的需求非常旺盛。

近年来开发出斩波式转子变频调速系统，如中国专利CN200710122573.1公开了一种IGBT逆变器中压电动机斩波式双DSP数字调速系统，其电动机转子侧接不可控整流器及晶闸管逆变器，在整流器和逆变器之间加入一级升压斩波器，工作时晶闸管(SCR)逆变器的触发移相超前角β固定在最小值不变，直流逆变电压固定，通过改变斩波器的占空比来改变转子电压(频率)，实现调速。这种斩波式转子变频调速系统比传统的串级调速功率因数高，谐波小。但是，SCR逆变器在电网电压突然大幅度降低或消失時，很容易发生逆变颠覆，损坏设备，尽管原系统已设有防逆变颠覆保护，但通过实际使用发現，原来的斩波式转子变频调速系统仍然存在下面两个问题：在电网故障或同电网的大电动机起动使供电电压突然大幅度降低或消失時，SCR逆变器将会发生逆变颠覆，此时防逆变颠覆保护启动，使逆变回路断开，同时短接转子直流回路，于是电动机转速上升至接近全速，即在防逆变颠覆换接过程中，设备的速度波动很大，有的生产过程是不允许的。逆变回路的断开用IGBT管实现，而短接转子直流回路由SCR完成，由于IGBT与SCR响应的时间差问题，换接瞬间往往会引起过压和过流而启动过压过流保护，切除调速系统转入全速或水阻调速运行，甚至过大的电流会使高压开关跳闸停机，严重的影响生产，增加操作人员的劳动强度。

如图1所示，为现有的斩波式转子变频调速系统主电路图，其防逆变颠覆的保护由串联在直流回路的一只IGBT和与整流桥并联的一只SCR实现，当电网电压过低或逆变电流过大时，导通SCR同时断开IGBT，此时虽然断开了逆变回路，能防止逆变颠覆的发展，但电动机转子回路由于SCR的导通而短接，则电动机加速至全速运行，可能产生设备不允许的速度波动；另外，IGBT的开关时间远比SCR的快，配合不好时，IGBT的断开在SCR导通前，则转子绕组会感应高电压，造成系统因过压过流而跳闸，甚至损坏设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统及其控制方法，以解决因电网电压大幅降低或消失瞬间导致逆变颠覆的问题，使设备的速度波动最小。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，包括电动机系统、调速系统和控制系统，所述调速系统分别与所述电动机系统、控制系统连接，所述电动机系统与所述控制系统连接，所述调速系统包括不可控整流器、升压斩波器、接触器和逆变器，所述升压斩波器包括第一电感、第一二极管、第一电容、第一场效应晶体管，在所述升压斩波器和所述逆变器之间还连接有抗逆变颠覆保护单元和第二电感，

所述抗逆变颠覆保护单元包括第二场效应晶体管、第七电阻、第八二极管、晶闸管、快速二极管、第九电阻、第九二极管、第三电容、第八电阻、第十二极管和第三场效应晶体管，所述第二场效应晶体管的基极与所述控制系统连接，所述第二场效应晶体管的漏极分别与所述第七电阻的一端、所述晶闸管的输入端、所述第八二极管输入端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述第八二极管的输出端、所述快速二极管的输入端、所述第十二极管的输出端连接，所述快速二极管的输出端通过第九电阻与所述第九二极管的输入端连接，所述晶闸管的输出端和所述第九二极管的输出端分别与所述第三电容的一端、所述第八电阻的一端连接，所述第二场效应晶体管的源极分别与所述晶闸管的输出端、所述第三电容的另一端、所述第八电阻的另一端和所述第三场效应晶体管的源极连接，所述第三场效应晶体管的漏极与所述第十二极管的输入端连接，所述第三场效应晶体管的基极与所述控制系统连接，所述逆变器通过所述第二电感与所述第三场效应晶体管的漏极连接，所述接触器分别与所述电动机系统和所述逆变器连接。

本发明的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，所述第七电阻为大功率电阻，且其阻值与所述电动机系统的电动机的设定转速匹配。

本发明的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，在所述接触器与所述电动机系统之间连接有逆变变压器。

本发明的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，所述控制系统替换为DSP或单片机或DSP+PLC或单片机+PLC。