一种高压大功率电机的调速方法及装置制造方法及图纸

一种高压大功率电机的调速方法及装置，装置中的一个大功率的控制桥的桥臂用两个或两个以上由小功率控制器件及电路组成的模块单元并联电路所替代；并联电路功率满足桥臂功率并且还有一个及一个以上功率大于等于并联电路中其它一个模块单元的冗余的模块单元，模块单元中含有均流电路，它与各母线为插接方式。其特点是：允许装置中有元器件发生故障，维护快捷方便，散热性能好，装置无故障运行时间大大延长。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种高压大功率电机的调速方法及装置本专利技术涉及一种高压大功率电机的调速方法及装置，特别是适用于电压在6KV-10KV、功率在2000KW/h-6000KW/h的高压大功率电机的调速装置。高压大功率电机的调速装置，因其对电机的节能和电机拖动对象的稳定运行起至关重要的作用，其可靠性要求特别高。而目前用于设备调速的方法主要有：1、液压传动结构调速器2、电磁耦合差转器3、电子变频电机调速装置4、可控硅电机调速装置对于上述的1、2调速方法因其制造困难或不适合大功率的传递，在高压大功率的调速电机中无法应用。上述3是中小功率电机的较好调速方案，已普遍应用到各行业中。由于这种调速装置的关键部件半导体电力电子开关管的电流、电压和功率的耐受量还达不到高电压大功率电机调速装置的要求，现在尚未见到其实用产品。上述4的调速方案如图1所示，也是一种较好方案，且较方案3简单，其关键部件可控硅高电压、大电流、大功率的器件已有生产，但高电压、大电流、大功率的可控硅器件因其制造工艺复杂造价很高，同时也因下述原因产品尚不实用：利用电子器件组成的调速装置都存在这样一个问题，装置中有一个器件发生故障，将有导致系统发生故障而瘫痪的危险。因此产品可靠性低，而且维修复杂、时间较长，这种装置对器件参数有较苟刻的要求，对检修人员有较高的维护知识和熟练的检修手段的要求。尽管如此，器件的使用环境、温度变化、元器件老化等诸因素导致使用中器件故障发生是随机存在的，装置出现事故的危险也可能会随时发生。高压大功率电机的拖动对象一般情况下在生产过程中是至关重要的，调速装置故障影响拖动对象及其它主设备停止运行及检修耗费的时间，对生产效益有很大的影响，往往因装置事故带来的损失费用大于因装置调速节电的费用而使用户宁愿不使用这种装置。本专利技术的目的在于设计这样一种高电压大功率电机的调速方法及装置，它具有较高可靠性，允许装置中的元器件发生故障而不影响装置的正常运行；在正常运行过程中能方便、快捷地更换损坏器件；相对成本低，散热性能好，适合长期运行的高压大功率电机的调速装置本专利技术的技术方案是：一种高压大功率电机的调速方法及装置，它可以包括整流桥、电抗器、-->变压器、和晶体管功率开关器件及电路构成的控制桥路所组成，它将控制桥路上的一个高压大功率晶体管开关器件及电路构成的一个控制桥臂，用两个或两个以上由小功率晶体管开关器件及电路组成的模块单元并联电路所替代；模块单元并联电路功率之和大于被替代的一个控制桥臂的运行功率，使模块单元并联电路的功率满足这个控制桥臂在装置中运行所需功率并且有冗余。模块单元并联电路，其并联电路中至少可以有一个冗余的模块单元使并联电路功率之和大于一个控制桥臂的功率，这个冗余的模块单元的实用功率大于等于并联电路中的其它的一个模块单元的实用功率。模块单元并联电路，可以有一个或一个以上冗余的模块单元并联在电路里。模块单元之间并联连接，模块单元与各母线的连接方式可以为插接方式。模块单元里可以含有均流电路、电流传感器；均流电路的输入端与电流传感器相连接，均流电路的控制输出端与晶体管开关器件的同步触发器或驱动电路相连接，均流电路的信号输出端通过接插件与均流母线相连接。模块单元里，晶体管开关器件回路中串接熔断器，还可以在该回路中串接一个或一个以上的晶体管开关器件，晶体管开关的两端并联一个电压传感器，电压传感器与指示装置电连接。输入电源母线通过接插件与模块的熔断器电连接，熔断器与晶体管开关的输入端连接，晶体管开关的输出端通过电流互感器和接插件接到输出母线；电流互感器的输出信号连接到均流电路，均流电路的输出控制端接同步触发器或驱动电路的控制端，均流电路的输出过流信号端通过接插件接均流母线；同步触发器或驱动电路的输出端接晶体管开关器件的控制端，同步触发器或驱动电路的调节端通过接插件与调节母线相连接。模块单元并联电路可以是高压大功率电机调速装置的一个交流单相电路或单相与三相桥路的一个桥臂。调节母线可以接计算机控制回路进行调节，电流传感器和电压传感器的输出信号可直接接入计算机输入接口，由计算机输出接口控制同步触发器或驱动电路进行均流及显示故障信号替代均流电路和报警灯。调节母线也可以接常规仪表回路进行调节。本专利技术的特点是：由于采用的主回路是早已成熟的电机调速方案，电路设计的方法用了容错冗余提高可靠性的设计法，即N+n并联电路方式；它将高电压、大电流、大功率的一个大功率的晶体管开关器件及电路用N个小功率晶体管开关器件及电路组成的模块单元并联相接而替代，N个小功率模块的功率之和与一个大功率器件及电路功率相等；再加上n个与之相同的小功率晶体管开关器件及电路组成的冗余模块单元与之并联组成回路。每个模块单元均有独立的同步触发电路或驱动电路，另外，不同于常规同路的是增加均流电路，以防止并联时因器件参数差异而造成某个模块-->单元过电流。这样设计的高电压大功率的调速方法及装置，它具有较高可靠性，允许装置中的元器件发生故障而不影响装置的正常运行；每个单元电路模块化，采用接插件连接方式在装置运行过程中能方便、快捷地更换损坏器件；小功率晶体管开关器件因其制造工艺成熟因而成本低，模块分散结构散热性能好。保证整个系统安全可靠的运行。下面结合实施例附图对本专利技术做进一步说明：附图1是已知可控硅电机调速装置原理示意图。附图2是模块单元的结构示意图。附图3是本专利技术实施例中控制桥电路中一个桥臂的结构示意图。图中：1、电机；2、整流桥；3、电抗器；4、控制桥；5、变压器；6、N回路模块单元；7、n回路模块单元；8、输入母线；9均流母线；10、调节母线；11、输出母线；12、报警灯；13、电压传感器；14、熔断器；15、可控硅；16、电流传感器；17、同步及移相触发器；18、均流电路；19、接插件；20、可控硅。模块单元的结构如图2中所示，  它由串联可控硅15和20、均流电路18、电流传感器16、电压传感器13、同步及移相触发器17、熔断器14组成。输入母线8的电源通过熔断器14和串联可控硅15和20送到输出母线11，使用可控硅15和20串联电路，一则可使回路的耐压增高，二则任一器件击穿时不影响回路的正常工作。同步触发器17受调节母线的控制信号触发和改变可控硅导通角，使输出母线11输出适合电机调速的波形，电流传感器16检测电流大小，向均流电路18传送电流参数，均流电路18通过同步触发器改变可控硅的触发角使回路电流自动均流，并使均流母线得到信号。电压传感器13接在可控硅20上，正常时，电压传感器13上的电压相当于输入母线8电压的二分之一，报警灯12正常亮度。实用中这些器件都做成电路连接、外形尺寸一样可插接的功率模块单元。由接插件19将各模块单元并联接入电源输入母线8、电源输出母线11、调节母线10、均流母线9之间见附图3，模块单元的并联个数是N+n个。其中N=3、n=1，每个模块单元的实用功率等于控制桥臂实用功率的三分之一。下面分析如发生故障时的情况：模块单元中器件发生故障，其结果有两种：一、导致可控硅15、20截止，此时，电压传感器13上无感应电压，报警灯12熄灭，该单元相当于从母线上解除，不影响系统的正常工作。二、导致可控硅15、20同时导通，此时，快速熔断器14熔断，也相当于该单元解除，报警灯12熄灭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大功率电机的调速方法及装置，它可以包括整流桥、电抗器、变压器、和晶体管功率开关器件及电路构成的控制桥路所组成，其特征是：它将控制桥路上的一个高压大功率晶体管开关器件及电路构成的一个控制桥臂，用两个或两个以上由小功率晶体管开关器件及电路组成的模块单元并联电路所替代；模块单元并联电路功率之和大于被替代的一个控制桥臂的运行功率，使模块单元并联电路的功率满足这个控制桥臂在装置中运行所需功率并且有冗余。

【技术特征摘要】
1、一种高压大功率电机的调速方法及装置，它可以包括整流桥、电抗器、变压器、和晶体管功率开关器件及电路构成的控制桥路所组成，其特征是：它将控制桥路上的一个高压大功率晶体管开关器件及电路构成的一个控制桥臂，用两个或两个以上由小功率晶体管开关器件及电路组成的模块单元并联电路所替代；模块单元并联电路功率之和大于被替代的一个控制桥臂的运行功率，使模块单元并联电路的功率满足这个控制桥臂在装置中运行所需功率并且有冗余。2、根据权利要求1所述的一种高压大功率电机的调速方法及装置，其特征是：所述的模块单元并联电路，其并联电路中至少可以有一个冗余的模块单元使并联电路功率之和大于一个所替代的控制桥臂的实用功率，这个冗余的模块单元的实用功率大于等于并联电路中其它的一个模块单元的实用功率。3、根据权利要求1、2所述的一种高压大功率电机的调速方法及装置，其特征是：所述的模块单元并联电路，可以有一个或一个以上冗余的模块单元并联在电路里。4、根据权利要求1、2、所述的一种高压大功率电机的调速方法及装置，其特征是：所述的模块单元之间并联连接，模块单元与各母线的连接方式可以为插接方式。5、根据权利要求1、2所述的一种高压大功率电机的调速方法及装置，其特征是：所述的模块单元里可以含有均流电路、电流传感器；均流电路的输入端与电流传感器相连接，均流电路的控制输出端与晶体管开关器件的同步触发器或驱动电路相连接，均流电路的信号输出端通过接插件与均流母线相连接。6、根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宇庆，
申请(专利权)人：齐宇庆，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]