[发明专利]基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统

说明书

本发明公开了一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统，具有较高的稳态性能，并且当双馈电机的转速、转矩发生变化时，该系统具有较快的动态响应。该系统包括三相交流电源，双馈电机以及与所述双馈电机转轴相连的机械负载，其特征在于，还包括：机侧变流器，网侧变流器，机侧滤波器，网侧滤波器以及直流电感器。机侧滤波器连接在双馈电机的控制绕组和机侧变流器之间，网侧滤波器连接在三相交流电源与网侧变流器之间，机侧变流器与网侧变流器相连接并且直流电感器连接在机侧变流器的机侧发射极与网侧变流器的网侧集电极之间；而且，双馈电机的功率绕组被接入三相交流电源。

技术领域

本发明涉及异步电机，特别涉及一种基于电流源变流器的双馈电机变频调 速系统。

背景技术

电流源变流器具有许多优良的特性，包括良好的短路保护能力、灵活可调 的功率因数和较高的可靠性等，因此被广泛运用在电机驱动、系能源并网等领 域。随着RB-IGBT等新型逆阻型开关的出现，电流源变流器的开关频率较以前 大幅度提高，从而电流源变流器的直流电感、交流电感和交流电容等大幅度减 少，这意味着电流源变流器相对于电压源变流器而言具有较快的动态响应、较 少的成本和较少的体积。

目前，电流源PWM变流器大多用在全功率永磁同步电机上，用于向同步电 机提供合适的工作电流、电压以及频率，也用于电机驱动。同时，很少将电流 源变流用在双馈电机(异步电机)上。市场上常见的双馈电机变频调速系统使 用的变流器多为晶闸管变流器或者电压源PWM变流器，其中，晶闸管变流器由 于谐波大、相应慢、而且工作时需要并联无功补偿器造成布置成本增加等缺点， 逐渐被市场淘汰。电压源PWM变流器则成为市场主流，然而，由于电压源变流 器的拓扑结构存在限制，例如不易实现多个变流器的并联、电压穿越和故障保 护等等。

因此，希望提出一种能够克服上述缺陷的新型双馈电机变频调速系统。

发明内容

在本发明中，本发明提供了一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系 统，具体包含该系统的拓扑结构、参数设计、控制方式、调制技术等内容。

为了达到上述目的,提供一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统， 包括三相交流电源，双馈电机以及与所述双馈电机转轴相连的机械负载，还包 括：机侧变流器，网侧变流器，机侧滤波器，网侧滤波器以及直流电感器；机 侧变流器和网侧变流器均是电流源型的变流器；

所述机侧变流器包括多组并联连接的开关器，每组所述开关器包括两个串 联连接的逆阻型IGBT并具有集电极和发射极，每组所述开关器的集电极构成 所述机侧变流器的机侧集电极，每组所述开关器的发射极构成所述机侧变流器 的机侧发射极；

所述网侧变流器与所述机侧变流器结构相同且布置相反，所述网侧变流器 包括多组并联连接的开关器，每组所述开关器包括两个串联连接的逆阻型 IGBT并具有集电极和发射极，每组所述开关器的集电极构成所述网侧变流器 的网侧集电极，每组所述开关器的发射极构成所述网侧变流器的网侧发射极；

所述机侧变流器的机侧发射极与所述网侧变流器的网侧集电极相连并且 所述直流电感器连接在所述机侧发射极和所述网侧集电极之间；所述机侧变流 器的机侧集电极与所述网侧变流器的网侧发射极相连；

所述双馈电机的控制绕组与所述机侧变流器相连，所述机侧滤波器包括多 个并联连接的机侧电容器并被连接在所述双馈电机的控制绕组和所述机侧变 流器的输入侧之间；

所述网侧滤波器包括多个并联连接的网侧电容器和多个分别与所述网侧 电容器串联连接的网侧电感器，所述网侧变流器被接入所述三相交流电源，所 述网侧滤波器被连接在所述网侧变流器与所述三相交流电源之间；

所述双馈电机的功率绕组被接入所述三相交流电源。

优选的，所述机侧变流器使用定子磁链定向的矢量控制方法，用于实现对 定子有功和无功的解耦控制。