[发明专利]交流励磁电机速度控制系统

说明书

本发明涉及电机由双电源供电，其中一个电源频率可变的电机速度控制系统。

该交流励磁电机速度控制系统是在交流励磁电动机进行调速或在交流励磁发电机进行变速的条件下，自动调节励磁电源的频率，使励磁电源的频率等于电机转子感应电势频率的一种速度控制系统。与该速度控制系统类似的现有技术包括双馈交流电机、超同步串级调速电机等转子由晶闸管变频电源供电的速度控制系统。

专利说明书CN85102258公开了一种数控式晶闸管交一交变频超同步串级调速系统。该系统的主电机转子由晶闸管交一交变频器供电。交一交变频器采用阶梯形正弦波信号作为输入信号。阶梯形正弦波的形成系统是用数控方法，产生主电机所需要的转子感应电势的频率、相位信号，再以错位、差频、计数、正弦波形成等技术形成阶梯形正弦波。

该系统对现有同类调速方法中的同步转速附近有转速失控区、谐波含量大及功率因数不能自动调节等缺点有了明显改善。但由于正弦波形成系统产生的是阶梯形正弦波信号，还不能完全克服在同步转速附近有转速失控区及谐波含量大的缺点。该系统存在的另一缺点是仍不便于同时控制电机的速度和功率因数。

本发明的目的是提供一种具有更小谐波含量，可同时控制速度和功率因数，并在整个速度控制范围内，特别是在同步转速附近具有良好速度控制及功率因数控制性能的交流励磁电机速度控制系统。

为了实现上述目标，本发明采用了下述两项技术措施：

一是使正弦波信号形成系统具有两个相位不同的多相正弦波输出信号，其中一个正弦波信号的相位与主电机转子感应电势的相位相同或相反，称为第一正弦波信号；另一个与第一正弦波信号相位不同，其最佳相位差为90°的正弦波信号，称为第二正弦波信号。第一正弦波信号与第二正弦波信号相加作为交—交变频器的总输入信号。当主电机作为调速电动机运行时，第一正弦波信号用于速度控制；当主电机作为变速发电机运行时，第一正弦波信号用于电流或有功功率控制。第二正弦波信号用于主电机的功率因数控制。

二是使正弦波信号形成系统的输出信号具有良好的正弦波形，并便于实现自动控制。为此，本发明的正弦波信号形成系统是由一套微电机系统、两个控制信号逆变器及两个相敏检波器组成。利用微电机系统实现第一和第二正弦波信号发电机的转速自动跟随主电机转子感应电势的频率和相位。利用控制信号逆变器将调节器输出的直流信号变为中频交流信号，该中频交流信号作为正弦波信号发电机的励磁信号。利用相敏检波器将正弦波信号发电机输出的被调制的正弦波信号变为所需要的频率等于主电机转子感应电势频率的第一、第二正弦波信号。

实现正弦波信号发电机的转速自动跟随主电机转子电势频率有多个解决方案。具体的解决方案，将结合实施例及附图详述。

由于上述解决方案中，正弦波信号形成系统输出两个相位相差90°的良好波形的正弦波信号，因此速度与功率因数的控制可以做到互不干扰，并可消除由输入信号引起的主电机电流的谐波含量及在同步转速附近的转速失控区。这可显著改善速度和功率因数的控制性能，特别是可显著改善在同步转速附近的速度和功率因数的控制性能。

图1是交流励磁调速电动机控制系统原理方框图。

图2是交流励磁变速发电机控制系统原理方框图。

图3是正弦波信号形成系统方案一的原理方框图。

图4是正弦波信号形成系统方案二的原理方框图。

图5是正弦波信号形成系统方案三的原理方框图。

图6是正弦波信号形成系统方案四的原理方框图。

图7是双转子正弦波信号发电机组的结构示意图。