[实用新型]一种改进的开绕组感应电机驱动装置

说明书

本实用新型公开了一种改进的开绕组感应电机驱动装置，是一种基于负载换向可控硅（SCR）的多电平电流源逆变器（CSI）供电的具有再生能力的开绕组感应电机（IM）驱动装置。两个基于可控硅的电流源可实现多电平电流波形，使得五次谐波和七次谐波含量显著降低，谐波造成的损耗显著减少。连接到定子绕组一侧的多电平CSI为电机提供实际功率，定子绕组的另一端直接与电容供电的电压源逆变器（VSI）连接有助CSI换向。本实用新型显著改善了电机电流的质量，且能够在低速下运行，实现在全部速度范围内的额定转矩。

技术领域

本实用新型涉及开绕组电机领域，具体涉及一种新型的开绕组感应电机驱动装置。

背景技术

开放式绕组电机结构最早由日本学者提出。近十年来，开放式绕组结构电机开始引起外国学者的关注，逐步成为一些新能源领域的研究热点。目前，开放式绕组电机的研究内容主要集中在对开放式绕组电机驱动器结构拓扑特点、控制方法的理论研究，尤其在近几年内，开放式绕组电机的双逆变器拓扑结构引起了学者们很高的研究热情。

基于晶闸管的电流型逆变器(CSI)在同步电机驱动中非常流行，然而由于感应电机在滞后功率因数下运行，因此基于负载换向晶闸管的CSI不能用于IM驱动。因此本实用新型提出了一种基于CSI与VSI的双逆变器驱动拓扑结构，该驱动结构可用于感应电机，并能够在整个转速范围内提供额定扭矩。不需要单独的直流电源来实现VSI，也不需要buck变换器来实现CSI。这将大大降低系统的硬件复杂性、尺寸、重量和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种新型的开绕组感应电机驱动装置，实现了对电机电流的质量的改善，并且保证能够在低速下运行，提供全负载转矩。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型所提出的电路包括一个开绕组电机，两个电流源逆变器CSI，一个电压源逆变器VSI，一个保压电容C；其中，电流源逆变器是由一个大直流环节电感L_cd与十二个晶闸管(SCR)组成，两个电流源逆变器CSI并联接于开绕组电机IM的一端；电压源逆变器VSI由六个绝缘栅型双极晶体管IGBT与六个二极管组成；电压源逆变器的一侧与开绕组电机IM的另一端相连后，另一侧与保压电容C相连。

进一步地，用于给开绕组电机供电的双逆变器结构采用基于晶闸管SCR的电流源逆变器CSI以及与电压源逆变器VSI。电压源逆变器VSI可提供足够的无功功率来实现CSI的负载换向。

进一步地，两个电流源逆变器CSI1,CSI2并联相接，以移相30°方式运行，构成多电平CSI，形成多电平电流波形。

进一步地，电压源逆变器VSI与保压电容C相连用，通过控制其电容充放电可控制无功功率的流动。

与现有技术相比，本实用新型电路具有的优势为：不需要单独的控制策略来启动和低速运行电机。因此，该驱动器能够在整个转速范围内提供额定扭矩。多级配置通过引入冗余，降低了设备额定电流要求，提高了系统的可靠性。不需要单独的直流电源来实现VSI，将大大降低系统的硬件复杂性、尺寸、重量和成本。

附图说明

图1是本实用新型摘要附图。

图2a-2i为电路一个时间周期内的模态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。为了清楚和简明起见，省略了与本实用新型关系不大的其他细节。还需要说明的一点是，以下若未有特别详细说明之过程或符号，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。

本实用新型的电路结构如图1所示，为了方便对此电路进行分析，电路结构中的器件均视为理想器件。

具体实施方案：