用开关元件实现交流负载连续调压并保持正弦波型的方法技术

一种电动机或照明电光源等交流负载连续调压并保持交流电流正弦波型的方法，在交流电动机定子或照明电光源与电源之间的导线上，或在绕线式交流电动机转子绕组引出端，或在变压器每相绕组上，串联双向导通可关断开关元件，在所串入开关元件上并联电容或压敏元件等续流元件；对所接入的开关元件用ＰＷＭ技术控制其通断；当开关元件关断时，原通过开关元件的电流从续流元件中通过，使交流电流基本保持为正弦波形；改变ＰＷＭ脉宽占空比改变交流负载上的电压或变压器的输出电压；在所串入开关元件上串联电容还可实现负载电压高于电源电压并连续调压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对电动机或照明电光源等交流负载连续调压的方法，尤其是用可关断开关元件实现的可基本保持正弦交流电源的电压电流为正弦波型的连续调压的方法。
技术介绍
目前，公知的笼式电动机或照明电光源等交流负载用开关元件实现的调压基本有两种方法，一种是相控方法，即在交流电源和电机定子绕组或照明电光源等交流负载之间串入开关元件，通过控制开关元件的导通角即可实现对电机定子绕组或照明电光源等交流负载调压；另一种是斩波控制方法，在交流电源和电机定子绕组或照明电光源等交流负载之间串入可关断开关元件，在所串入开关元件和所述交流负载之间，再在每两根导线之间接入另外的可关断开关元件，对所串入可关断开关元件用PWM技术控制其导通占空比，当所串入开关元件导通时接在导线之间的开关元件关断，当所串入开关元件关断时接在导线之间的开关元件导通续流。相控方法的缺点是交流电流中存在大量谐波，对电源和电动机或照明电光源等交流负载都十分不利；斩波控制方法的缺点是导线之间需多用三组可关断开关元件，当所串入开关元件关断时电源侧电感仍无法续流，即对电源造成冲击，电源侧电流中也存在谐波。绕线式交流电动机调速方法较多，如在转子绕组上串联电阻，串级调速等，串联电阻损耗大，串级调速电路复杂，对转子绕组电流整流或对电源电流整流都会出现大量谐波，最终归结为对电源电流造成大量谐波。
技术实现思路
为了克服现有交流笼型电动机或照明电光源等交流负载相控或斩波调压、绕线式交流电动机串级调压都严重破坏电源和负载电流正弦波型的不足，本专利技术提出一种用可关断开关元件并采用PWM控制技术控制，即可对负载连续调压又可基本保持电源侧电压电流为正弦波型的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在交流笼式或绕线式电动机每相定子绕组前端或后端，或在绕线式交流电动机每相转子绕组引出端，或在照明电光源等其它交流负载每相前端或后端，或在变压器每相一次或二次绕组上，串联由一个双向可关断开关元件，或两个反向并联的单向可关断开关元件，在所串入可关断开关元件上再并联由电容、压敏元件等组成的续流元件；对所串入可关断开关元件采用PWM技术控制其通断；当开关元件关断时，原通过开关元件的电流从续流元件中通过，以此保持交流线路上的电流整体上基本保持为正弦波形；改变PWM脉宽宽度，就可改变各种交流负载上的电压，或改变变压器的输出电压；连续改变PWM脉宽宽度，就可连续改变各种交流负载上的电压，或连续改变变压器的输出电压；对于有电感的交流负载，在所接入一个双向可关断开关元件或两个反向并联的单向可关断开关元件上再串联小电容，还可因电容和电感的串联补偿实现负载电压高于电源电压并连续调压。本专利技术的有益效果是，即可方便实现对交流笼型电动机、绕线电动机或照明电光源等其它交流负载大范围连续调压，也可使所述各种交流负载或电源的电流接近完全的正弦波型，开关元件关断时对各种交流负载和电源基本无冲击；当电动机等负载因铁芯非线性磁化使交流电流波形产生畸变时，可以靠对一个交流周期中相应控制不同位置的PWM脉宽宽度使加在电动机定子绕组上的电压发生相反的畸变，使交流电流波形发生相反的畸变从而恢复电流的正弦波型；以交流电动机定子电流为检测参数控制PWM的占空比，可当电动机负载变化时为电动机提供使其电流达到最小的电压，达到最佳节电目的；按设定启动过程或按定子电流控制交流电动机启动过程，可实现性能优良的软启动，并可将软启动和运行电压控制集于一身；可不用变压器实现负载电压高于电源电压并连续升压。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第1个实施例原理图；图2是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第2个实施例原理图；图3是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第3个实施例原理图；图4是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子三角形连接定子绕组连接部连续调压第4个实施例原理图；图5是本专利技术的将开关和续流元件设在定子星形连接三相交流绕线式电动机转子绕组星点处连续调压第5个实施例原理图；图6是本专利技术的将开关和续流元件设在定子三角形连接三相交流绕线式电动机转子绕组星点处连续调压第6个实施例原理图；图7是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组和电源之间连续调压第7个实施例原理图；图8是本专利技术的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子三角形连接定子绕组和电源之间连续调压第8个实施例原理图；图9是本专利技术的将开关和续流元件设在定子星形连接三相交流绕线式电动机定子绕组和电源之间连续调压第9个实施例原理图；图10是本专利技术的将开关和续流元件设在三相双绕组变压器的一次绕组和电源之间，连续调节交流三相电动机定子电压第10个实施例原理图；图11是本专利技术的将开关和续流元件设在三相自耦变压器一次绕组和电源之间，连续调节交流三相电动机定子电压第11个实施例原理图；图12是本专利技术的三相交流正弦电源电动势波型图；图13是本专利技术的三相交流负载三相正弦电流波型图；图14是本专利技术的以三相交流负载电流为检测对像控制开关元件PWM占空比原理图；图15是本专利技术的以三相交流负载电压为检测对像控制开关元件PWM占空比原理图；图16是本专利技术的在两个单向可关断开关元件上串联电容实现负载电压高于电源电压并连续调压原理图；图17是本专利技术的在一个双向可关断开关元件上串联电容实现负载电压高于电源电压并连续调压原理图。在图1、2、4、7和8中，1.A相电源(如变压器二次绕组)内部等效总电感，2.A相电源内部等效总电阻，3.A相电源内电动势，4.电动机A相定子绕组等效总电阻，5.电动机A相定子绕组等效总电感，6.A相续流电容，7.A相反向导通开关元件，8.A相正向导通开关元件，9.与A相续流电容并联的电阻，11.B相电源(如变压器二次绕组)内部等效总电感，12.B相电源内部等效总电阻，13.B相电源内电动势，14.电动机B相定子绕组等效总电阻，15.电动机B相定子等效总绕组电感，16.B相续流电容，17.B相反向导通开关元件，18.B相正向导通开关元件，19.与B相续流电容并联的电阻，21.C相电源(如变压器二次绕组)内部等效总电感，22.C相电源内部等效总电阻，23.C相电源内电动势，24.电动机C相定子绕组等效总电阻，25.电动机C相定子绕组等效总电感，26.C相续流电容，27.C相反向导通开关元件，28.C相正向导通开关元件，29.与C相续流电容并联的电阻，30.电动机定子绕组星点。在图3中，6.A相续流压敏元件，16.B相续流压敏元件，26.C相续流压敏元件，其它与图1、2和4中的相同。在图5、6和9中，1~30与图1和2中的相同，0.A相转子绕组内总电阻，9.A相转子绕组内总电感，32.A相转子绕组与外界滑动连接环，10.B相转子绕组内总电阻，19.B相转子绕组内总电感，33.B相转子绕组与外界滑动连接环，20.C相转子绕组内总电阻，29.C相转子绕组内总电感，34.C相转子绕组与外界滑动连接环，31.转子绕组外星点。在图10和图11中，5.A相变压器，15.B相变压器，25.C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电动机或照明电光源等交流负载连续调压并基本保持交流电流正弦波型的方法，其特征是：在交流笼式或绕线式电动机每相定子绕组前端或后端，或在绕线式交流电动机每相转子绕组引出端，或在照明电光源等其它交流负载每相引出端，或在变压器每相绕组上，串联由双向导通可关断开关元件，或反向并联的单向导通可关断开关元件；在所串入可关断开关元件上并联由电容或压敏元件等组成的续流元件；对所述接入的可关断开关元件采用ＰＷＭ技术控制其通断；当开关元件关断时，原通过开关元件的电流从续流元件中通过，以此保持交流电流整体上基本为正弦波形；改变所述ＰＷＭ脉宽的占空比改变各种交流负载上的电压，或变压器的输出电压；根据流入电动机等交流负载上的电流或其上的电压，或根据变压器输出电流或电压，控制所接入开关元件ＰＷＭ脉宽的占空比，实现负载连续调压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏明，
申请(专利权)人：魏明，
类型：发明
国别省市：88[]