绕线式异步电动机调速装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种交流电动机调速技术领域，特别是一种应用于绕线式异步电动机的调速装置。它包括三相桥式整流模块、平波电抗器、电力电子全控元件ＩＧＢＴ和电力电子半控元件ＳＣＲ控制极构成的三相有源逆变器及逆变变压器、微处理数字调节器、驱动器。本实用新型专利技术绕线式异步电动机调速装置是针对高压大功率交流电动机的调速方案的特点，结合绕线式异步电动机的调速原理设计的，具有如下优势：１．定子电压无限制几千至１万伏都可以，无须超高压电力电子器件。２．调速装置的容量随着调速范围的减少而大大减小，器件的体积、重量、损耗随之减小。３．因为转子的电压一般几百伏至１千多伏，所以电力电子器件的电压、电流等级要求不高，选用方便，造价低廉。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交流电动机调速
，特别是一种应用于绕线式 异步电动机的调速装置。
技术介绍
现在运用于起重设备、绞车设备的绕线式异步电动机调速绝大部分还是釆 用串电阻调速，并电阻或串电阻斩波调速，转子串电阻，定子釆用可控硅移相调速。这几种调速方式虽然简单，但效率很低，小于5oy。，转差功率以发热形式 白白地消耗在电阻上，大大地消耗能源。转子串电阻调速的机械特性随着所串 电阻值越大而越变软，然而速度稳定性差，调速平滑性差，转速波动大，存在有少数大功率绕线式异步电动机采用传统可控硅串级调速，其主要缺点是 功率因数低。在一个宽调速范围的传统串级调速系统中，在最高转速时满载的功率因数就只有0.5，随着转速的下降它可低到0. 3。造成功率因数低的原因是由于电动机的定、转子绕组都从电网中吸收无功功率。而转子有两个方面向电网吸收无功功率 一是三相桥式整流模块通过感应电动机向电网吸收换相无功功率；另一个是三相有源逆变器消耗无功功率。随着逆变角P的增加，电动机转速升高，逆变器无功功率消耗量增加。所以总的无功功率增加，致使功率因 数低。由于p角的增加，谐波成份增加，使得电抗器和逆变变压器体积增加。 正因如此，所以影响了它的推广应用。变频调速还在逐渐应用于各个领域，相对而言还是少数。其主要障碍还是价格问题，特别是高压大功率的电动机变频调速用变频器更是难以承受；也存在容量和体积问题，变频器的容量必须大于或等于电动机容量，对电动机 有抗谐波的要求，随之而来的是体积、重量、损耗都攀升。高压大功率变频装 置的谐波对电网的污染是一大公害。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种绕线式异步电动机调速装置，旨在解决调 速系统结构复杂，体积大、损耗大、效率低、功率因数低的问题。本技术的目的是通过如下途径实现的 一种绕线式异步电动机调速装 置，它包括三相桥式整流模块、平波电抗器、电力电子全控元件IGBT和电力电 子半控元件SCR构成的三相四线制有源逆变器以及逆变变压器、微处理数字调 节器、驱动器，其特征在于三相桥式整流电路由六个整流二极管组成，异步 电动机的转子三相端子与该三相桥式电路的三个交流输入端子分别相连接，无 相序要求，其输出正端子与平波电抗器两个端子中任意一个端子相连接，平波 电抗器的另一个端子连至由两个电力电子全控元件和六个电力电子半控元件以 三相四线桥式连接的方式组成的逆变电路的共阳极端；三相桥式整流电路的输 出负端子与逆变电路的共阴极端相连接；逆变电路的三相交流输入端与逆变变 压器的副边的三相输出端相连接，有相序要求；逆变变压器的副边的Y接中性 点N端连至逆变电路中两个电力电子全控元件串接的中端；逆变变压器的原边三个输入端分别与电网的三相端相连接，有相序要求；上述8个电力电子元件的门极或控制极分别与微机控制的驱动器输出端相连接。所述三相桥式整流电路是六个整流二极管按每两个二极管阴极端与阳极端 相串联为一组，其串联处为一相交流输入端，而后三组串联好的二极管组阳极 端相连接，构成共阳极组负端子，再阴极端相连接构成共阴极组正端子。 所述三相四线桥式逆变电路的两个电力电子全控元件分别并有反向二极管，同时还并联有由缓冲吸收电容和二极管串联的缓冲吸收电路，所述缓冲吸收电路中的二极管导电方向与对应的电力电子全控元件相同；两个电力电子全 控元件中的一个的发射极与另一个的集电极相连接再与逆变变压器的副边Y接 法中性点N端相连接；这个串联的电路的一端集电极连至由六个电力电子半控 元件按三相桥式连接成的共阳极端，发射极与由六个电力电子半控元件按三相六个电力电子半控元件分成三组，每二个一组，其中一个元件的阴极与另 --个元件的阳极相连接构成一条支路，连接处为一相交流输入端；将三组串联 的元件组的阳极端并联成共阳极端，将三组串联的元件组的阴极端并联成共阴 极端；六个电力电子半控元件分别并联有由缓冲吸收电容和电阻串联的缓冲吸 收电路。与电力电子全控元件并联缓冲吸收电路中缓冲吸收电容与二极管连接端连 至另一个电力电子全控元件的异性极。所述逆变变压器的连接组别是A/Y-11，逆变变压器原边是三角形接法， 副边是星形接法，星点即中性点N端要求有出线端子；逆变变压器的原边按A、 B、 C相序连接至电网的A相、B相、C相；逆变变压的副边同样按A、 B、 C相序 连接至逆变电路的三相交流相应的A、 B、 C端子。本技术绕线式异步电动机调速装置是针对高压大功率交流电动机的调 速方案的特点，结合绕线式异步电动机的调速原理设计的，具有如下优势1、 定子电压无限制几千至l万伏都可以，无须超高压电力电子器件。2、 调速装置的容量随着调速范围的减少而大大减小，器件的体积、重量、 损耗随之减小。3、 因为转子的电压一般几百伏至l千多伏，所以电力电子器件的电压、电流等级要求不高，选用方便，造价低廉。本技术与现有的几种交流调速方案相比，具有如下显著优点1、 绕线式异步电动机全数字化高功率因数、高效率节能型调速系统是一种 全数字化、高功率因数、高效率、机械特性硬度和自然特性一样硬，可获得最 大起动转矩，调速性能好，调速平滑，无级调速，转速波动较小，无机械冲击， 快速响应好，理想空载转速是可变的，能在很宽的范围内调节转速的，比较理 想的调速系统。它可以与直流电动机调速系统和变频调速系统相媲美。2、 该调速系统正是针对上述几种交流调速方案的缺点和不足之处进行新的 原理设计。与传统的串级调速方案比较其最大的优点是转子回路不但不从电网 吸收无功功率，相反电动机转速低于额定转速时，它向电网发出无功功率，所 以整个系统的功率因数得以大大提高。接近电动机本身的功率因数。3、 本调速系统的关键所在就是将有源逆变器的三相四线制的零桥臂上釆用 全控电力电子元件，变更了零桥臂和三相逆变桥的导通次序，将逆变角(3固定 在自然换相点上，即|3=0,通过改变零桥臂的通断比来实现调速的。这样转子 回路不再从电网中吸收无功功率，而是向电网提供无功功率。同时，逆变器直 流侧的谐波分量也相应减少。其结果是平波电抗器的电感量减少至传统串调 的82%,逆变变压器的容量减少至传统串调的50%以下。4、 系统数字化后，使波形的均匀度<0.5° ,大大的优化了系统品质；同 时系统的硬件也大大地减少了，使得整个装置更简单。以下结合附图对本技术作进一步详细说明附图说明图1是本技术绕线式异步电动机调速装置方框图2是本技术绕线式异步电动机调速装置的主电路原理图；图3是本技术绕线式异步电动机调速装置的电力电子全控元件和电力 电子半控元件的控制及触发脉冲与逆变电压波形；图4是本技术绕线式异步电动机调速装置逆变变压器电网侧相电压与 相电流波形；图5是本技术绕线式异步电动机调速装置的微机接口框图。具体实施方式本技术绕线式异步电动机调速装置的具体实施可参见附图。 图l提供了本技术的整体框图，它由三相桥式整流模块、平波电抗器、 电力电子全控元件IGBT和电力电子半控元件SCR构成的三相有源逆变器以及逆 变变压器、微处理数字调节器和驱动器构成。异步电动机的转子三相交流电流 经三相桥式整流模块整流成直流，通过平波电抗器滤波后送至由电力电子全控 元件与电力电子半控元件构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绕线式异步电动机调速装置，其特征在于：它包括三相桥式整流模块、平波电抗器、电力电子全控元件ＩＧＢＴ和电力电子半控元件ＳＣＲ构成的三相四线制有源逆变器以及逆变变压器、微处理数字调节器、驱动器，其特征在于：三相桥式整流电路由六个整流二极管组成，异步电动机的转子三相端子与该三相桥式电路的三个交流输入端子分别相连接，无相序要求，其输出正端子与平波电抗器两个端子中任意一个端子相连接，平波电抗器的另一个端子连至由两个电力电子全控元件和六个电力电子半控元件以三相四线桥式连接的方式组成的逆变电路的共阳极端；三相桥式整流电路的输出负端子与逆变电路的共阴极端相连接；逆变电路的三相交流输入端与逆变变压器的副边的三相输出端相连接，有相序要求；逆变变压器的副边的Ｙ接中性点Ｎ端连至逆变电路中两个电力电子全控元件串接的中端；逆变变压器的原边三个输入端分别与电网的三相端相连接，有相序要求；上述８个电力电子元件的门极或控制极分别与微机控制的驱动器输出端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛冬林，殷叔勋，
申请(专利权)人：毛冬林，殷叔勋，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]