[发明专利]电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动机的分级变频软起动和谐波滤波领域，特别是涉及一种电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，智能控制系统得到了广泛的应用，同时这也给人们提出了很多要求，如电网的波动性、执行机构的智能配套等，其要求都越来越严格。作为重要驱动执行机构的电动机来说，既要为智能控制打下良好基础，又要降低电动机起动时对电网的冲击。所以，电动机的起动环节是人们应该引起高度重视的一部分。

电动机的起动一般有三种方法：直接起动、降压起动以及变频起动。直接起动虽然简单方便，但是在直接起动的时候，起动电流很大（约为5-7倍以上的电动机额定电流），而且起动转矩又非常低，这对负载以及设备的影响非常的大，因而在控制精度要求高或者高压大功率的场合都不适合选用直接起动的方式。传统的降压起动通常是在保持起动频率不变的前提下逐渐提升电动机端电压直至额定电压的方式来起动电动机，如自耦变压器起动、磁控式软起动等。但是大多数传统的降压起动方式电压调节范围比较小，起动电流冲击比较大，而且起动转矩非常低，无法满足重载起动的要求。

基于此，变频起动由于在起动电动机的过程中，不仅改变了电动机的端电压，还改变了电压的频率，从而使得其起动电流更小、起动转矩非常大，充分弥补了传统的降压起动中的多种不足之处。但是，由于一般的变频器价格比较高，尤其是在高压控制的场合，相对于高压电动机的高压变频器的价格更是非常昂贵，而且变频起动技术的控制方式复杂、可靠性相对比较差，因而并未在实际应用中被广泛的使用。

随着各种电力电子装置的迅速发展与使用，电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。电力电子装置在电能变换的过程中所产生的谐波若含量过大，不仅会对系统的稳定性与可靠性产生危害，还会造成系统中的用电设备（如电动机、通信设备等）工作不稳定，从而引起设备故障、工作不稳定等影响，严重时将威胁设备及人身的安全。

本申请者先前发明了“一种可变电抗器（200610019026.6）”、“一种电动机的软起动装置（200620096602.2）”、“基于可变电抗器的分级变频重载软起动装置（201020590402.9）”等。其中：专利“一种可变电抗器”主要涉及一种阻抗值可以无级改变的电抗器，主要有一次绕组和二次绕组构成，通过对二次绕组侧施加控制，就可以无极地调节一次绕组上的阻抗值，为实现智能化控制创造了条件。专利“一种电动机的软起动装置”将可变电抗器的一次侧绕组串接在电动机的主回路中，通过晶闸管控制可变电抗器二次侧来间接地调节可变电抗器一次侧绕组上的阻抗，继而调节可变电抗器一次侧绕组上的分压，达到控制电动机端电压的效果，最终实现限制电动机的起动电流的目的。专利“基于可变电抗器的分级变频重载软起动装置”将可变电抗器技术与电动机的分级变频软起动技术相结合，利用可变电抗器和晶闸管电路等元器件来实现电动机的分级变频软起动，但是这种装置在实际应用中不能很好地滤除分级变频过程中产生的谐波，所以其谐波含量比较大，不利于电动机的安全与稳定。

专利“一种电动机的软起动装置”提供了电动机的起动限流的功能，但是并没有很好的解决电动机在起动过程中的转矩值太小的问题，不能实现电动机的重载起动，在实际应用中受到了诸多的限制。而专利“基于可变电抗器的分级变频重载软起动装置”虽然解决了起动限流与大转矩起动的问题，但是对于经过分级变频后的电源没有进行滤波，导致谐波含量较大，这会造成电动机起动不平稳，转矩、电流、电压脉动较大等诸多的不良后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的电动机起动方法的不足问题，提供一种电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法，该方法综合了分级变频软起动方法和动态谐波滤波方法，实现电动机在起动时起动平稳、起动电流小、起动转矩大，并且有效滤除电源中的主要谐波。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的电动机分级变频重载软起动与谐波滤波一体化方法，具体是：

（1）分级变频软起动：

由第一可变电抗器、第一晶闸管电路、控制器、电压电流互感器、智能电能检测模块、接触器KM1和接触器KM2组成的分级变频软起动子系统实现，该系统通过减小电动机的最大起动电流和增大其起动转矩，实现电动机的重载软起动；

（2）谐波滤波：