逆向调速变频器的同步调速方法技术

本发明专利技术公开了一种逆向调速变频器的同步调速方法，电机定子直接接市电，转子接逆向调速变频器的输出，逆向调速变频器输出为电流型，逆向调速变频器对转子的电流大小、相位、频率独立调节，不受转子感应电动势影响。本发明专利技术的优点在于：1)电机转速与调速变频器输出频率有逆向性，即变频器输出频率越高，转子转速越低；2）电机总输出功率与变频器输出功率有逆向性，即转子转速越高，电机总输出功率越大，而变频器输出功率越低；3）电机始终运行于广义同步状态，属于同步电机运行性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，电机定子直接接市电，转子接逆向调速变频器的输出，逆向调速变频器输出为电流型，逆向调速变频器对转子的电流大小、相位、频率独立调节，不受转子感应电动势影响。本专利技术的优点在于：1)电机转速与调速变频器输出频率有逆向性，即变频器输出频率越高，转子转速越低；2）电机总输出功率与变频器输出功率有逆向性，即转子转速越高，电机总输出功率越大，而变频器输出功率越低；3）电机始终运行于广义同步状态，属于同步电机运行性能。【专利说明】
本专利技术涉及一种交流可励磁电机的调速方法，其输出频率、调速功率与转子转速成逆向变化。
技术介绍
a)目前比较先进的交流调速是变频调速，以下称“常规变频调速”，应用比较广泛，当然也有其缺陷:常规交流变频调速是变频器全功率驱动，要求变频器的输出功率比负载大，这种全功率驱动变频器成本高，功耗大、体积大；常规变频器的电压等级要大于或等于电机的额定电压，高压电机要求高压变频器，大部分运行环境下要求加装隔离变压器，制造成本高，体积大，可靠性低；常规变频器多数没有PFC功能，谐波比较大，对电网的危害大；常规变频器难以调节电机内在功率因数，无法降低电机本身损耗；常规变频器不能把机械负荷转换为电能回馈到电网，只能通过制动电阻消耗掉，浪费严重；常规变频器难以实现电子抱闸；常规变频器难以精确控制转子转速。b)目前还有一种高压转子变频器调速，其能流方向是由定子流向转子，然后转子能量一部分流向转子变频器，再从转子变频器反馈到电网，通过调节反馈到电网的电流来控制转子转速，转子励磁不能独立控制。该调速特性和转差率有关，调速范围小(在70%-95%同步转速内)、功率因数低、调节精度低、因为存在能流循环，效率也低，应用比较少，因表象类似于本专利技术调速方法，但与本专利技术调速方法没有本质的联系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，采用该方法具有高精度、高可靠性、高效率、低成本的调速的优点。适用于可励磁的高、低压电机。本专利技术的技术方案为:一种，电机定子直接接市电，转子接逆向调速变频器的输出，逆向调速变频器对转子的电流大小、相位、频率独立调节。逆向调速变频器输出为电流型，与输出负载特性无关，不受转子感应电动势影响。控制电机运行于满足代数关系式:fs=fc+fz 其中:fz为转子转速对应的频率；fs为同步转速对应的频率，通常为50Hz/60Hz ；fc为转子旋转磁场转速对应的频率，也是逆向调速变频器输出频率，该关系式中转子转速对应的频率fz和变频器输出频率fc的变化是逆向的，即变频器频率升高，转子转速降低、变频器频率降低，转子转速提高；该调速方法负荷由定子电源和接入转子的逆向调速变频器两个不同的电源共同承担，逆向调速变频器的输出功率只占同步转速时总输出负荷的小部分，在力矩不变的情况下，转子转速越高，逆向调速变频器的输出功率和定子输出功率比值越小，同步转速速时为最小，即随着转子转速的提高，定子承担的功率越来越大，而逆向调速变频器承担的功率越来也小。电机的定子和转子分开供电，功率由定子和转子共同承担。电机运行时，定子的输出旋转磁场作用于转子的旋转磁场，使电机旋转，其功率输出大小与定、转子旋转磁场速度差值成正比。根据fs=fc+fz式，随着转子转速(对应fz丨)的提高,转子旋转磁场转速(对应fc丨)越来越低，定、转子旋转磁场转速差值(对应fz丨)越来越大，定子的输出功率(-fz)就越来越大，而转子旋转磁场输出功率是直接作用于轴负荷的，与其对应的旋转频率成正比(~fc)，因而其输出功率随着转速的提高而下降。我们利用该原理，生产出逆向调速变频器来控制转子，使转子能够脱离定子的任何约束，完成频率、电流、相位、相序的独立控制，达到本专利技术的控制方法要求。本专利技术的优点在于:I)可以用15%以下的负荷功率、电压等级低于IKV的变频器完成100%负荷功率、额定电压为3-10KV的交流电机平稳、精确、可靠调速。和常规变频器调速相比，造价和体积都降低5倍以上，可靠性也大幅提高，节能效果有明显优势；2)调速性能比常规变频好，常规变频器的转子电流、相位不能独立控制，调速特性难以达到直流电机的机械特性；3)本专利技术调速方法可以独立调节转子的频率、电流、相序、相位，使交流电机调速特性达到直流电机调速特性；4)本专利技术调速方法始终控制电机运行于同步方式，相当于常规变频器驱动永磁电机，电机运行稳定、功率因数高，而常规变频器调速不能运行于同步方式，必须靠转差来产生转子电流，受转子参数的影响，功率因数不可能做到很高；5)本专利技术调速方法调速精度高，可达到步进电机控制精度，可以使电机停在在任一位置，实现电子抱闸，方便起重设备悬停，而变频调速精度不高，不能实现电子抱闸；6)本专利技术调速方法可以节省制造功率，降低成本，减小体积提高可靠性，而常规变频器是全功率调速系统，输出功率随频率提高而上升，损耗随之上升、可靠性随之下降，本专利技术调速方法调速功率不到电机同步转速时功率的11%，和常规变频器输出相比，输出功率与负荷功率大小逆向，转速越靠近同步转速，电机输出功率越高，而变频器输出功率越小，损耗越小，效率越高、可靠性也越高；7)本专利技术调速方法可以控制电机的转子，电压和功率远远低于电机的额定电压，制造成本低，可靠性高，体积只有高压变频器的1/5以下，安装、调速方便，而常规变频器驱动高压电机需要高压变频器，成本高，制造难度大，可靠性低，体积庞大，安装调速难度高；8)本专利技术调速方法调速无需隔离变压器，运行安装可靠，常规高压变频器在电网单相接地时会无法运行，常常需要隔离变压器，增加了成本、体积、安装难度、也增加了损耗；9)本专利技术调速方法节能方面优势明显，常规变频器调速不能提高电机内在的功率因数，电机内在损耗大；本专利技术调速方法可以改变电机内在的功率因数，使电机在任一转速下同步运行，功率因数高，效率高；另外逆速变频器可以把电机同时当成电动机和无功发电机，给电网提供无功补偿；10)本专利技术调速方法效率高常规，而变频器的调速能耗较大。例如:对于相同功率的机械负荷，本专利技术调速方法因为输出的功率小，以损耗为69TlO%计算，其绝对功耗也小、谐波也小；常规变频器因为输出功率比负荷要大，以损耗为69TlO%计算，绝对损耗比较大，谐波电流大。以恒定机械转矩为例，转速越高，常规变频器输出功率越大，其变频器的损耗电量越大；11)本专利技术调速方法是随着转速的提高，输出功率缓慢上升后又逐渐下降，损耗变化类似，在同步转速时，逆频调速变频输出直流，类似于同步电机。通常情况下，变频器一般运行在35Hz以上，常规变频器工作在搞损耗区，而逆频调速变频器则工作在低损耗去。逆频调速变频器比常规变频器方便得多。12)本专利技术调速方法中，定子直接接电网，转子反制能量大部分可以方便回馈到电网，而常规变频器只能通过制动电阻把这些能量消耗掉。对于提升类负荷，本专利技术调速比常规变频器的节能优势明显，图3是恒转矩下常规变频器调速和逆向变频调速损耗对比曲线，阴影部分为和常规变频调速相比减小的功率损耗。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术逆向调速变频器方法接线框图； 图2为本专利技术调速方法中总负荷、定子负荷、逆向调速变频器输出负荷随转子转速的变化曲线图； 图3恒转矩下常规变频器调速和逆向变频调速损耗对比曲线。其中:V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆向调速变频器的同步调速方法，其特征在于：电机定子直接接市电，转子接逆向调速变频器的输出，逆向调速变频器输出为电流型，逆向调速变频器对转子的电流大小、相位、频率独立调节，不受转子感应电动势影响。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩利海，
申请(专利权)人：韩利海，
类型：发明
国别省市：