[发明专利]一种带容错运行的同步电机转子励磁电路

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电励磁同步电机励磁电路，该电路可以在电励磁同步电机励磁电路部分器件发生故障时维持电机正常运行。

背景技术：

同步电动机在交流传动领域中有着广泛应用，根据同步电机转子励磁方式的不同，可以分为电励磁同步电机和永磁同步电机两种。其中，电励磁同步电机转子直流励磁磁场是由外部电源提供，励磁电流可调。电励磁同步电机具有功率因数可调、电机工作效率高等特点。在大容量和高性能的电力拖动场合中，电励磁同步电机的使用更加广泛。

实际运行中，由于励磁电路中的电力电子器件会产生故障，会导致电励磁同步电机不能正常工作。当电励磁同步电机失去励磁时，会导致电机失步而无法正常运转，严重时还会危害电机本体。电机故障的同时也会对操作人员的人身安全造成风险，因此需要设计一种带有容错运行功能的励磁电路。现有的励磁电路绝大多数为直流斩波电路，但是电路中并没有考虑故障容错方法，在出现故障时只能停机处理，因此可靠性较低。

发明内容

针对未考虑故障容错的电励磁同步电机励磁电路，本发明设计了一种带容错运行的电励磁同步电机转子励磁电路。本发明提出的励磁电路主要针对在励磁电路中部分全控型电力电子器件(IGBT)损坏的情况下，仍能给电励磁同步电机转子提供励磁，维持电机正常运行。

本发明采用的技术方案是：在检测到励磁电路部分器件存在故障后，能将故障桥臂切除，并用非故障桥臂维持转子励磁电路容错运行。如图1所示，转子励磁电路包括第一个桥臂和第二个桥臂。所述第一个桥臂中，第一个全控型电力电子器件V₁与第一个电力二极管D₁反向并联，第二个全控型电力电子器件V₂与第二个电力二极管D₂反向并联，这两组反向并联二极管的IGBT与第一个开关S_1a串联，两组反并联二极管的IGBT的中间引出桥臂输出端，并且桥臂输出端通过第二个开关S_1b连接到直流母线的负极。第二个桥臂中，第三个全控型电力电子器件V₃与第三个电力二极管D₃反向并联，第四个全控型电力电子器件V₄与第四个电力二极管D₄反向并联，这两组反向并联二极管的IGBT与第三个开关S_2a串联，两组反并联二极管的IGBT的中间引出桥臂输出端，并且桥臂输出端通过第四个开关S_2b连接到直流母线的负极。第一个桥臂与第二个桥臂的输出端连接励磁绕组两端。

本发明效果：

故障运行状态下，可将故障桥臂切除，并利用非故障桥臂维持运行。本发明结构简单、实现容易，在电励磁同步电机励磁电路中的电力电子器件发生故障时，能够切除故障并使电机正常运行。

附图说明

图1为本发明的带容错运行功能的转子励磁电路的电励磁同步电机系统图；

图2a为励磁电路正常运行时电路开关状态图；

图2b为励磁电路正常运行时的等效电路图；

图3a为励磁电路第二桥臂故障并切除故障桥臂后的开关状态图；

图3b为励磁电路第二桥臂故障并切除故障桥臂后的等效电路图。

具体实现方式

下面结合附图对本发明具体实现方法做进一步说明。

图1为采用本发明设计的带容错运行转子励磁电路的电励磁同步电机系统图。本发明设计的转子励磁电路由4个全控器件IGBT(V₁、V₂、V₃、V₄)、4个反并联二极管(D₁、D₂、D₃、D₄)、4个开关(S_1a、S_1b、S_2a、S_2b)组成。其中：