專利名稱：同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電氣領(lǐng)域中的勵(lì)磁電源裝置，尤其是指同步電動(dòng)機(jī)上配套 使用的勵(lì)磁電源裝見
背景技術(shù)：
現(xiàn)國(guó)內(nèi)的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置大多與其進(jìn)口同步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置
成套，這樣結(jié)合同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的成功率高約90%,但進(jìn)口費(fèi)用也很高。
為節(jié)省費(fèi)用， 一些廠家通常是軟啟動(dòng)裝置采用進(jìn)口，勵(lì)磁電源裝置采用國(guó) 產(chǎn)替代，其工作過程是同步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)變頻器由OHZ逐步升速到50HZ，啟 動(dòng)開始，根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)特性的勵(lì)磁電源裝置加入228 A. DC ~ 300A. DC的勵(lì)磁 電源；在變頻器升速的同時(shí)，電壓也由OV升到6000V;在達(dá)到48HZ時(shí)變頻器 發(fā)出準(zhǔn)同步信號(hào)，要求勵(lì)^f茲電源裝置跟蹤同步信號(hào)，同步檢測(cè)器一般設(shè)在4分 鐘內(nèi)完成并發(fā)出同步切換信號(hào)。
上述的啟動(dòng)過程中，由于勵(lì)磁電源裝置不能確切找到同步切換點(diǎn)，使變頻 器超時(shí)，導(dǎo)致同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)失敗，這種方式的同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的成功率約 60%。進(jìn)一步分析其原因，主要是同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置是集成電路和分 立元器件組成的混合模擬系統(tǒng)，其輸出的勵(lì)磁電流的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)精度差，使軟 啟動(dòng)同步切換時(shí)快速跟蹤能力差，經(jīng)常發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間不能同步，造成啟動(dòng)失敗。 這種現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中相當(dāng)普遍。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于克服上迷現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有與同步電動(dòng) 機(jī)軟啟動(dòng)同步切換時(shí)快速跟蹤能力的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，本勵(lì)磁電源 裝置在達(dá)到勵(lì)磁電源的技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，既節(jié)約4殳資成本，又保證啟動(dòng)及運(yùn)行 的穩(wěn)定性和可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案
一種同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于包括電源供給裝置及與電源
供給裝置連接的全數(shù)字直流調(diào)速裝置10，其中
所述電源供給裝置包括主電源供給裝置及輔助電源供給裝置10,主電源供 給裝置是三相交流經(jīng)過一個(gè)二次輸出的降壓整流變壓器組成； 所述全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的結(jié)構(gòu)為
由所述主電源供給裝置連接可編程邏輯控制器21輸出外加電流 信號(hào)作為勵(lì)^磁電流的給定值，是主給定信號(hào)；
由所述主電源供給裝置連接電位器22提供電壓信號(hào)作為勵(lì)磁電 流的手動(dòng)給定值，是附加給定信號(hào)；
所述可編程邏輯控制器21與電位器22的輸出端連接后與綜合給 定信號(hào)疊加模塊連接；
所述綜合給定信號(hào)疊加模塊23的輸出端與信號(hào)整形模塊24連
接；
所述整形模塊24的輸出端與外部綜合給定信號(hào)輸出模塊25連 接，輸出勵(lì)磁電流控制值；
所述外部綜合給定信號(hào)輸出模塊25連接取給定信號(hào)有效值模塊 26，在取給定信號(hào)有效值模塊26取出外部絕對(duì)值后分成二路輸出， 一路連接電流比例積分微分調(diào)節(jié)器27，另一路連接電流超前控制器 28，其中電流比例積分微分調(diào)節(jié)器27的另一輸入端與內(nèi)部電動(dòng)機(jī)實(shí) 際勵(lì)磁電流輸出器3 0連接；
所述電流比例積分微分調(diào)節(jié)器27及超前控制器28的輸出端連接 后與疊加模塊29'連接，疊加模塊29'的輸出端連接脈沖觸發(fā)器29， 脈沖觸發(fā)器29的輸出端為所述全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的輸出端，全 數(shù)字直流調(diào)速裝置10的輸出端連接同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞阻100。 本實(shí)用新型的效果
本實(shí)用新型的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置是采用全數(shù)字直流調(diào)速裝置改造 成的電流型勵(lì)磁電源裝置，具有以下效果
1 )勵(lì)z磁電源裝置與同步電動(dòng)機(jī)的變頻器的配合工作正常，電流控制精度高， 誤差小于1%，啟動(dòng)時(shí)間符合軟啟動(dòng)裝置的要求，起動(dòng)電流小于1.5倍電機(jī)額定
電流。
2)自動(dòng)同步切換功能好，切換成功率達(dá)95%以上，使同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功率高達(dá)95%,即動(dòng)態(tài)率高。
因此，本實(shí)用新型有推廣價(jià)值，可完全替換進(jìn)口勵(lì)z磁電源裝置，而其成本 只有進(jìn)口勵(lì)磁電源裝置的一半。
為進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖 對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖l為本實(shí)用新型的勵(lì)^磁電源裝置主回^各原理圖； 圖2為本實(shí)用新型的全數(shù)字直流調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為圖2的結(jié)構(gòu)框圖中的部分部件的實(shí)施例示圖之一； 圖4為圖2的結(jié)構(gòu)框圖中的部分部件的實(shí)施例示圖之二； 圖5為圖2的結(jié)構(gòu)框圖中的部分部件的實(shí)施例示圖之三。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置的具體實(shí)施方 式用實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參見圖1,本實(shí)用新型的勵(lì)磁電源裝置主回路原理圖。
本實(shí)用新型的勵(lì)/磁電源裝置包括以下部件。
電源供給裝置及與電源供給裝置連接的全數(shù)字直流調(diào)速裝置10。
在說(shuō)明電源供給裝置的結(jié)構(gòu)前，先說(shuō)明本實(shí)用新型需要的電源供給裝置的 特點(diǎn)。本實(shí)用新型中釆用全數(shù)字直流調(diào)速裝置硬件，由于它為不可逆整流裝置， 其電樞電壓主回路由一個(gè)SCR可控硅全控橋組成，勵(lì)石茲電壓主回路為一個(gè)單相 半控橋?，F(xiàn)通過修改全數(shù)字直流調(diào)速裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，封鎖其勵(lì),茲電壓輸出的 功能。把同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組接到全數(shù)字直流調(diào)速裝置的電樞電壓輸出上， 這樣從硬件上將全數(shù)字直流調(diào)速裝置改變?yōu)橐环N勵(lì)磁電流的整流器。為避免其 導(dǎo)通角過小，及增強(qiáng)抗電壓波動(dòng)的能力，在全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的供給電源 上需加一個(gè)二級(jí)變壓器，該二級(jí)變壓器為降壓整流變壓器(Y)12，輸出3AC70V
的電壓。
如圖1所示，本實(shí)用新型的電源供給裝置包括主電源供給裝置及輔助電源
供給裝置。主電源供給裝置是三相(A、 B、 C) 3AC380V經(jīng)過一個(gè)二次輸出的降 壓整流變壓器，其一次輸出為A形變壓器ll、 二次輸出為Y形變壓器12，輸出 電壓為3AC70V，該輸出電壓供給全數(shù)字直流調(diào)速裝置IO作為工作電源；輔助 電源供給裝置(A6、 B6、 C6、 Nl )提供3AC380V或交流220V電壓，作為全數(shù)字 直流調(diào)速裝置10的輔助電源。圖中的ZK1、 ZK2、 ZK3為空氣開關(guān)，Cl為接觸 器，RV1、 RV2、 RV3為壓壽丈電阻。
參見圖2-5,圖2為本實(shí)用新型的全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為圖2的結(jié)構(gòu)框圖中的部分部件的實(shí)施例示圖之一；圖4為圖2的結(jié)構(gòu)框 圖中的部分部件的實(shí)施例示圖之二；圖5為圖2的結(jié)構(gòu)框圖中的部分部件的實(shí) 施例示圖之三。
全數(shù)字直流調(diào)速裝置的標(biāo)準(zhǔn)功能是直流電機(jī)調(diào)速，所以在控制功能塊里有 轉(zhuǎn)速閉環(huán)、電壓閉環(huán)及電流閉環(huán)。為達(dá)到作為勵(lì)磁電源的功能，需要改變?cè)?的控制功能塊結(jié)構(gòu)，封鎖轉(zhuǎn)速閉環(huán)和電壓閉環(huán)，僅保留電流閉環(huán)。
具有新的勵(lì)磁電源功能的全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的總體結(jié)構(gòu)見圖2所示。 由上述主電源供給裝置連接可編程邏輯控制器(以下簡(jiǎn)稱PLC) 21提供外 加0 ~ 20MA電流信號(hào)作為勵(lì)磁電流的給定值，是用于啟動(dòng)及運(yùn)行時(shí)的主給定信 號(hào)。
由上述主電源供給裝置連接電位器22提供0~ 10V電壓信號(hào)作為勵(lì)磁電流 的手動(dòng)給定值，是用于在同步對(duì)準(zhǔn)時(shí)，作為自動(dòng)勵(lì)磁跟蹤的補(bǔ)充及調(diào)節(jié)，是附 加給定信號(hào)。
上述可編程邏輯控制器與電位器22的輸出端連接后與綜合給定信號(hào)疊加 模塊23連接，綜合給定信號(hào)疊加模塊23將上述主給定信號(hào)和附加給定信號(hào)進(jìn) 行疊力口。
上述綜合給定信號(hào)疊加模塊23的輸出端與信號(hào)整形模塊24連接，對(duì)信號(hào) 進(jìn)行濾波整形。
整形模塊24的輸出端與外部綜合給定信號(hào)輸出模塊25連接，由外部綜合 給定信號(hào)輸出模塊25輸出勵(lì)磁電流控制值(或稱勵(lì)磁電流設(shè)定值)。
如圖3所示，本實(shí)施例中綜合給定信號(hào)疊加模塊23是采用數(shù)值連接器(第 3數(shù)值連接器K03 ) 23。在本實(shí)施例中，上述可編程邏輯控制器的輸出端與綜合 給定信號(hào)疊加模塊23 (即，實(shí)施例中的第3數(shù)值連接器(K03 ) 23 )之間還串 聯(lián)第1放大器31、第1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器32及第1數(shù)值連接器(K01 ) 33。在本 實(shí)施例中，上述電位器22的輸出端與綜合給定信號(hào)疊加模塊23 (即，實(shí)施例 中的第3數(shù)值連接器(K03 ) 23 )之間還串聯(lián)第2放大器34、第2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn) 換器35及第2數(shù)值連接器(K02 ) 36。本實(shí)施例中，上述整形模塊24采用函數(shù) 發(fā)生器(以下簡(jiǎn)稱RFG) 24，對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)間濾波和限幅整形，由RFG 24輸出 勵(lì)磁電流控制值，該RFG 24連接一參數(shù)選擇部件241,提供RFG 24正常工作。 本實(shí)施例中，上述外部綜合給定信號(hào)輸出模塊25釆用數(shù)值連接器(第4數(shù)值連 接器K04 ) 25。
繼續(xù)參見圖2,.上述外部綜合給定信號(hào)輸出模塊25連接取給定信號(hào)有效值 模塊26，在取給定信號(hào)有效值模塊26取出外部絕對(duì)值后分成二路輸出， 一路 連接電流PID調(diào)節(jié)器(電流比例積分微分調(diào)節(jié)器，以下簡(jiǎn)稱PID) 27，另一路 連接電流超前控制器28，以改善控制快速性，其中PID 27的另一輸入端與內(nèi) 部電動(dòng)機(jī)實(shí)際勵(lì)^茲電流輸出器30連接。
上述PID調(diào)節(jié)器27及超前控制器28的輸出端連接后與疊加模塊29'連接， 疊加模塊29'的輸出端連接脈沖觸發(fā)器29，脈沖觸發(fā)器29的輸出端為所述全 數(shù)字直流調(diào)速裝置10的輸出端，全數(shù)字直流調(diào)速裝置10的輸出端連接同步電 動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組100,即由PID調(diào)節(jié)器27及超前控制器28的輸出值通過疊加模 塊29'疊加的值來(lái)決定脈沖觸發(fā)器29的脈沖觸發(fā)角給定值，從而決定提供給 同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組100的勵(lì)磁電流的大小。
如圖4、 5所示，本實(shí)施例中，上述取給定信號(hào)有效值模塊26采用由第1 濾波器41與第5數(shù)值連接器(K05 ) 42以及第1取絕對(duì)值模塊43串聯(lián)的電路。 本實(shí)施例中，上述取給定信號(hào)有效值模塊26與上述PID 27之間還串聯(lián)第2濾 波器44，上述取給定信號(hào)有效值模塊26與上述超前控制器28之間還串聯(lián)第3 濾波器45, PID調(diào)節(jié)器7受邏輯選擇部件71控制運(yùn)作的。另外，本實(shí)施例中， 內(nèi)部電動(dòng)機(jī)實(shí)際勵(lì)磁電流輸出器30與PID 27的另一輸入端之間還串聯(lián)第7數(shù) 值連接器(K07 ) 45以及第2取絕對(duì)值模塊46。本實(shí)施例中，對(duì)PID調(diào)節(jié)器"及超前控制器28的輸出值進(jìn)行疊加的疊加模塊29'采用第6數(shù)值連接器(K06) 47。本實(shí)施例中，疊加模塊29'與脈沖觸發(fā)器29之間還串聯(lián)選擇開關(guān)51及限 幅器52。脈沖觸發(fā)器29的工作還受附屬部件291、 292控制。
繼續(xù)參見圖2，在全數(shù)字直流調(diào)速裝置10與同步電動(dòng);f幾勵(lì)磁繞組100之間 串聯(lián)電流互感器13以及并聯(lián)電壓表14以及并聯(lián)一壓敏電阻R4,電流互感器13 以及并聯(lián)電壓表14是監(jiān)視全數(shù)字直流調(diào)速裝置10輸出電流及輸出電壓。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本 實(shí)用新型的目的，而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì) 范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于包括電源供給裝置及與電源供給裝置連接的全數(shù)字直流調(diào)速裝置(10)，其中所述電源供給裝置包括主電源供給裝置及輔助電源供給裝置(10)，主電源供給裝置是三相交流經(jīng)過一個(gè)二次輸出的降壓整流變壓器組成；所述全數(shù)字直流調(diào)速裝置(10)的結(jié)構(gòu)為由所述主電源供給裝置連接可編程邏輯控制器(21)輸出外加電流信號(hào)作為勵(lì)磁電流的給定值，是主給定信號(hào)；由所述主電源供給裝置連接電位器(22)提供電壓信號(hào)作為勵(lì)磁電流的手動(dòng)給定值，是附加給定信號(hào)；所述可編程邏輯控制器(21)與電位器(22)的輸出端連接后與綜合給定信號(hào)疊加模塊(23)連接；所述綜合給定信號(hào)疊加模塊(23)的輸出端與信號(hào)整形模塊(24)連接；所述整形模塊(24)的輸出端與外部綜合給定信號(hào)輸出模塊(25)連接，輸出勵(lì)磁電流控制值；所述外部綜合給定信號(hào)輸出模塊(25)連接取給定信號(hào)有效值模塊(26)，在取給定信號(hào)有效值模塊(26)取出外部絕對(duì)值后分成二路輸出，一路連接電流比例積分微分調(diào)節(jié)器(27)，另一路連接電流超前控制器(28)，其中電流比例積分微分調(diào)節(jié)器(27)的另一輸入端與內(nèi)部電動(dòng)機(jī)實(shí)際勵(lì)磁電流輸出器(30)連接；所述電流比例積分微分調(diào)節(jié)器(27)及超前控制器(28)的輸出端連接后與疊加模塊(29′)連接，疊加模塊(29′)的輸出端連接脈沖觸發(fā)器(29)，脈沖觸發(fā)器(29)的輸出端為所述全數(shù)字直流調(diào)速裝置(10)的輸出端，全數(shù)字直流調(diào)速裝置(10)的輸出端連接同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電阻(100)。
2、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述二次輸出的降壓整流變壓器的一次輸出為A形變壓器(11 )、 二次輸出為Y形變壓器(12)。
3、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述可編程邏輯控制器(21)的輸出端與綜合給定信號(hào)疊加模塊(23)之間還串聯(lián)第1放大器(31 )、第1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(32 )及第1數(shù)值連接器(33 )。
4、 如權(quán)利要求l所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述電位器(22)的輸出端與綜合給定信號(hào)疊加模塊(23)之間還串聯(lián)第2放大器(34 )、第2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(35 )及第2數(shù)值連接器(36 )。
5、 如權(quán)利要求l所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述整形^^莫塊釆用函數(shù)發(fā)生器。
6、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述取給定信號(hào)有效值模塊(26 )采用由第1濾波器(41 )與第5數(shù)值連接器(42)以及第l取絕對(duì)值模塊(")串聯(lián)的電路。
7、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述取給定信號(hào)有效值模塊(26)與所述電流比例積分微分調(diào)節(jié)器(27)之間還串聯(lián)第2濾波器(44)。
8、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述取給定信號(hào)有效值模塊(26)與所述超前控制器(28)之間還串聯(lián)第3濾波器(45 )。
9、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述內(nèi)部電動(dòng)機(jī)實(shí)際勵(lì)磁電流輸出器(30 )與電流比例積分微分調(diào)節(jié)器(27 )的另 一輸入端之間還串聯(lián)第7數(shù)值連接器(45 )以及第2取絕對(duì)值模塊(46 )。
10、 如權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，其特征在于 所述疊加模塊(29')與脈沖觸發(fā)器(29 )之間還串聯(lián)選擇開關(guān)(51 )及限幅器(52)。
專利摘要一種勵(lì)磁電源裝置，是一種成本低但啟動(dòng)及運(yùn)行穩(wěn)定的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電源裝置，包括電源供給裝置及與電源供給裝置連接的全數(shù)字直流調(diào)速裝置。其中電源供給裝置中的主電源供給裝置用二次輸出的降壓整流變壓器。全數(shù)字直流調(diào)速裝置包括輸出主給定信號(hào)的可編程邏輯控制器；提供附加給定信號(hào)的電位器；整形疊加信號(hào)輸出勵(lì)磁電流控制值的整形模塊；再由取給定信號(hào)有效值模塊取出外部絕對(duì)值后分成二路輸出，一路連接電流比例積分微分調(diào)節(jié)器，另一路連接電流超前控制器，兩路輸出疊加后的信號(hào)控制脈沖觸發(fā)器，脈沖觸發(fā)器輸出信號(hào)連接同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞阻。本裝置在達(dá)到勵(lì)磁電源的技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，既節(jié)約投資成本，又保證啟動(dòng)及運(yùn)行的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)率。
文檔編號(hào)H02P1/16GK201194381SQ20082005624
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
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