[实用新型]10KV数字式高压定子调压调速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机调速装置，具体说涉及高压绕线电机的可控硅定子调压调速装置。

背景技术

由于历史原因，我国传统工业中容量大于450-500KW以上的交流电机均由高压供电，大多数是“单速”运行。在需要保证大启动转矩和调速例如起升场合，传统方法是利用绕线异步电机采用转子串电阻调速，定子端接变频器变频调速和转子回路中串入可调节的附加电势的串级调速等方法。

异步电动机转子串电阻调速是通过接触器串接不同数值的电阻来获得不同的机械特性，从而实现电力拖动的速度调节。虽然可以降低启动电流到3～5倍额定电流(直接启动电流约5～7倍额定电流)，保证大的启动转矩，但还是对电路和机械结构有较大的冲击，启动停止和换档时速度变化不连续，不能实现精确定位，速度与负载有关系，不能实现速度闭环。

若采用改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的变频调速，可实现大转矩，低启动电流，精确调速节能等，但是其技术复杂，按目前通用变频调速系统的组成结构，其变频器必须连接在电机定子侧且容量须≥电机容量。我国半导体工业基础薄弱，目前尚不具备自主开发或制造高压大容量AC-DC-AC变频器所需的自关断器件及其配套大规模集成控制电路芯片的条件，逆变功率元器件IGBT和IGCT国外实行技术封锁，国内还无能力制造，所以在高压大电机中若采用变频调速技术，需从国外进口高压大容量变频器，该类变频器价格高昂，想要普及或推广使用非常困难。另外，变频器输出采用功率元件进行高速开关，输出电流含有大量高次谐波，常规电机极易导致电机轴电流过大烧蚀电机轴承，高Dv/Dt使得对电机的绝缘要求很高，高次谐波极易污染电网，干扰其他设备正常工作，使用常常需安装隔离变压器、滤波器、电抗器、无功补偿等，这些都使得成本进一步提高。

串级调速由于转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用，虽然该调速方法可将调速过程中的转差损耗回馈到电网但是存在系统功率因数低、谐波影响较大、调节范围不大(70％～90％的额定转速)、动态响应不快、一般还需要增加回馈用的升压变压器、系统故障率较高等缺点。由于目前串级调速技术尚不成熟，还没有大范围应用。

实用新型内容

针对上述电机调速出现的问题，本实用新型的调速装置所要解决的技术问题是对工作电压1千伏～10千伏，额定电流50～2000A范围的绕线式异步电动机进行调速，闭环调速范围可通过参数设定，闭环范围内实现与负载无关的连续速度控制，其控制特性可以与直流调速装置和交流变频速度闭环控制特性相媲美，闭环范围外，通过切除转子电阻加速，四象限驱动运行，可靠的电子式旋转磁场换向。解决前述三种调压技术中的价格昂贵、调压精度低、动态响应不快、调速范围窄、机械冲击大、不节能、功率因数低、谐波影响较大等问题。

所述10KV数字式高压定子调压调速装置，包括电动机的定子控制装置、转子控制装置、制动装置和安全装置，其特征是：所述电动机的定子控制装置包括连接在电动机定子接线端的可控硅组件、输出端与可控硅组件中的每一只可控硅触发极连接的正反向触发器、和与正反向触发器的输入端连接的控制系统，所述可控硅组件有多组，每一组为多级正反向可控硅串联，电动机定子的每一相接线端连接一组可控硅组件到一相供电端或并接两组可控硅组件分别连接到两相供电端。

根据电源电压的高低，采取不同数量的可控硅组件进行串联分压，降低每只可控硅承受的实际电压，经智能系统同步改变关联的可控硅组件的相角来调节定子主回路的电压，然后通过闭环控制实现与负载无关的0～±60％转速的连续调节。

本实用新型还具有以下优化方案，所述转子控制装置包括串联在转子每相接线端的多级转子电阻、投切每级转子电阻的转子接触器和转子接触器控制器，每一级转子电阻并联有一组转子接触器，每一个转子接触器的线包串入相应的转子接触器控制器。在±60％转速范围以外，通过开环控制切换转子电阻加速。

所述电动机的定子控制装置包含电流的闭环控制装置。

所述电动机的定子控制装置包含速度的闭环控制装置。

所述速度的闭环控制装置使用测速发电机作为速度反馈环节。

所述安全装置包括供电瞬态保护器、相位保护器、限位保护器、温度监测器。