[实用新型]一种IGBT型串级调速系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及绕线式异步电动机串级调速系统逆变器的控制器，属于电机节能控制领域。 

背景技术

风机和泵类负载在各类工矿企业中应用的数量众多，耗电量巨大，通过串级调速系统来减小电动机转速，以匹配风机和泵类负载实际运行的转速，可大大降低能量损耗。 

目前常见的工业串级调速系统多采用晶闸管逆变器，其投入运行后，功率因数会大大降低。分析其原因在于电动机本身转速降低后有功功率会较少，而无功功率(感性无功功率)基本不变；同时二极管整流器和晶闸管逆变器分别工作在不可控整流和相控逆变方式下，会消耗巨大的无功功率，导致了电能浪费。 

工业上多采用带斩波器的晶闸管串级调速系统，将逆变器的逆变角固定在允许的最小值，虽然可以使逆变器从电网吸收的无功功率减少到最小程度，但并没有改变晶闸管逆变桥通过电网电压换流的本质，即依然存在相位滞后，也就没有从根本上解决功率因数低下的问题；虽然近年来也有人提出用IGBT代替将闸管，但其理论架构复杂，对逆变器的控制多采用矢量PI型控制器，控制器参数难以整定，且PI控制器对逆变器的内部参数变化和外部干扰较为敏感，鲁棒性差。 

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型公开了一种IGBT型串级调速系统，以及用于实现该控制器的控制方法和控制系统，通过在硬件上采用IGBT，调制方式采用SPWM或SVPWM，可实现逆变器输出幅值和相位的同时控制，通过内部补偿，解决功率因数低下的问题。通过本实用新型的控制方法，控制器鲁棒性强，当系统内部参数发生扰动或者受到外部干扰时，仍能有效地提高系统功率因数且电动机转速调节效果良好。 

为实现上述目的，本实用新型是通过下述技术方案实现的： 

一种IGBT型串级调速系统，电路结构为：电动机转子连接二极管不可控整流器，将交流电整流成直流；二极管不可控整流器通过Boost斩波电路，匹配整 流侧直流电压和逆变侧直流电压，调节电机转速；逆变侧采用的逆变器为IGBT全控桥，将直流电转换成交流电，将转差功率回馈给电网；最后通过变压器，连接到电动机定子侧。 

通过上述结构，改变占空比的大小就可以控制电机转速的大小，最终实现节能的目的。 

为了滤除高次谐波，IGBT全控桥连接有电感。 

其中，电容和二极管组成Boost斩波电路的缓冲电路。 

在本实用新型中，电动机转子转速的调节关系为 

n=n0[1-(1-τT)Udc2.34Er0]]]>

其中n₀为初始转速，U_dc为直流侧电容电压。为Boost斩波电路的占空比，E_r0为电动机转子绕组开路电压。 

本实用新型还提供了用于实现上述功能的控制系统，连接在IGBT型串级调速系统，作用于IGBT全控桥，该控制系统包括斩波用IGBT控制器和逆变器控制器。 

其中，斩波用IGBT控制器采用转速电流双闭环PI控制实现转速的控制；逆变器控制器用来给出逆变器的驱动控制信号。 

通过上述控制系统，本实用新型调速系统的控制过程鲁棒性强，能有效地提高系统功率因数且电动机转速调节效果良好。 

附图说明

图1为IGBT型串级调速系统的结构框图； 

图2a、2b为IGBT串级调速系统附加变结构控制的原理图； 

图3为本实用新型所用控制器的设计方法流程图； 

图4为本实用新型所用控制器的设计方法中逆系统方法线性化原理图。 

具体实施方法