[发明专利]一种变流变频的方法和装置

说明书

本发明是涉及一种变流变频的方法和装置，特别是涉及一种用若干个可控开关元件(如可控硅元件等)和感性负载的若干组初级绕组，将直流变换为交流或将直流变换为直流的方法和实现该方法的装置，同时也涉及一种用若干个可控开关元件和感性负载的若干组初级绕组，将直流电转换为旋转电磁场或移动电磁场的方法和实现该方法的装置，为规范说明，把这种方法和装置称为变流变频的方法和装置。

目前大量使用着由可控硅等半导体器件构成的变流变频装置，这种装置已满足大部分复杂的变流变频要求，但在复杂的变流变频装置中，其基本电路存在换流困难或波形畸变的问题，为解决这些问题，附加电路和强迫换流电路相当复杂和庞大，而变流技术领域中的无换向器电动机，一种是必须使用启动或位置检测元件及其附加电路，结构和控制比较复杂，而且低速时转矩波动很大，转子一般都是永磁或永磁原理结构，单机容量也不是很大。另一种是由逆变器供电，整套设备的造价昂贵。因此，可以说现在还没有真正能够达到直流电动机的调速性能价格比，而起动电流小，起动转矩大，低速转矩波动小的异步起动而同步运行的无换向器电动机。在步进电动机技术领域中，由于需外加驱动电源的复杂结构，使多相微步矩角大功率步进电动机的设计受到了限制，而由原动元件进行控制的大容量微步矩角曲线或折线移动的步进电动机，许多发达国家尚在探讨。

在中国专利CN1070520中公开了一种利用换向器来换流的方法和装置，这种方法和装置使机械换流方法和装置向实用化推进了一大步，但大范围多相或复杂变流变频时，其结构过于庞杂。在CN85109334A中，公开了一种使用一个位置检测元件的无刷直流电动机，这种电动机有一个启动电路和一个位置检测运算电路，转子是永磁式结构，因此，主电路结构和附加电路结构很复杂。

本发明的目的在于从一定程度上弥补现有技术中的不足，提供一种利用若干个可控开关元件和感性负载的若干组初级绕组以及对应的次级绕组或对应的转子电磁部分将直流电变流变频或将直流电转换为旋转电磁场或移动电磁场的方法，同时也提供一种根据该方法产生的将直流电变流变频或将直流电转换为旋转电磁场或移动电磁场的装置。

上述发明的目的是通过下述方法来解决的，该方法是通过n个可控开关元件及其导通触发或控制装置和关断电路系统，感性负载的m组初级绕组以及与其对应的次级绕组或对应的转子电磁部分等主要构件来进行变换的，上述n、m的数量关系是：若感性负载是变压器或类似变压器原理结构，上述n、m的数量关系是n≥m≥6，n、m是偶数；若感性负载是反电势负载，转子是笼形转子或类似笼形转子原理结构，或者转子是异步起动的同步电动机转子原理结构，上述n、m的数量关系是n≥m≥6，n、m是偶数。若感性负载是反电势负载，转子是永磁或是类似永磁原理结构，而且可控开关元件的控制信号是由机械式脉冲触发控制器提供，上述n、m的数量关系是n≥m≥6；若感性负载是步进电动机，转子是步进电动机转子原理结构，而且可控开关元件的控制信号是由机械式脉冲触发控制器提供，上述n、m的数量关系是n≥m≥3，其具体步骤是：

第一步：把直流电源的一端输入给n个可控开关元件的阳极公共端或阴极公共端。

第二步：由n个可控开关元件的导通触发或控制装置和分别对应的关断电路，控制对应的各个可控开关元件的导通和关断，使n个可控开关元件分别独立输出不同时刻或时间的矩形波直流电。

第三步：把n个可控开关元件分别输出的不同时刻或时间的矩形波直流电，分别或分组直接或经过关断电路输入给感性负载的m组初级绕组，由此而改变输入给感性负载的m组初级绕组中每组初级绕组里的各个初级绕组的电流方向及电位和通电时刻或时间。

第四步：由n个可控开关元件的n个输出端分别独立的输出矩形波直流电，由感性负载的m组初级绕组的m个输出端分别独立地输出脉动直流电；或由感性负载的m组初级绕组中每组初级绕组里的各个初级绕组所对应的磁路分别或分组输出电磁场或合成电磁场。

第五步：通过感性负载的磁耦合使与初级绕组对应的次级绕组上感生交流电；或通过感性负载的磁路，使初级绕组电磁场或合成电磁场与对应的转子电磁部分之间产生相互作用力。