專(zhuān)利名稱：改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子控制設(shè)備，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)機(jī)的 改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器。
背景技術(shù)：
在目前的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中，因?yàn)榇箅妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流太大，使電網(wǎng)難以承受，所以 常需加一套軟啟動(dòng)器。常用的軟啟動(dòng)器實(shí)際上就是一套由晶閘管組成的降壓器。隨著電壓 的降低，雖然啟動(dòng)電流可以減小，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大大減小，對(duì)較重負(fù)載難以啟動(dòng)。最好是在 降壓的同時(shí)能降低頻率，因?yàn)榻档皖l率能使電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，從而提高轉(zhuǎn)矩。而從減少對(duì) 電網(wǎng)沖擊和提高電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性兩者需求角度考慮，這種變頻變壓要求能夠連續(xù)調(diào)節(jié)(或近 于連續(xù)調(diào)節(jié))。雖然利用晶閘管的不同接法會(huì)產(chǎn)生少數(shù)級(jí)不同的頻率，但因?yàn)榧?jí)數(shù)太少，常 不能滿足軟啟動(dòng)的要求。因此有時(shí)只好采用昂貴的變頻器或液力耦合器來(lái)代替啟動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于電動(dòng)機(jī)的改進(jìn) 的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器，包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān) K1，該軟啟動(dòng)器還包括由一個(gè)逆變器與兩個(gè)全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl、Gd2組成的串聯(lián)電路， Gdl、Gd2分別接在串聯(lián)電路的上下兩端，該串聯(lián)電路與電容CO并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流 橋輸出的兩端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl連接于三相二極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè) 部分組成(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB, ThC、ThX、ThY、ThZ與六個(gè)二極管 DA、DB、D。、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其 中=ThA的陰極和Da的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和Dx的陰 極相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA-ThX對(duì) 橋臂；ThB、Db、ThY、Dy以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB-ThY對(duì)橋臂，ThC、Dc, ThZ、Dz以同 樣方式組成第三對(duì)橋臂即ThC-ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、ThC的陽(yáng)極相互 連接成為逆變器的正輸入端，二極管Da、Db、Dc的陰極連接至三相整流橋輸出的正端；三個(gè) 下橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變器的負(fù)輸入端，二極管Dx、DY、Dz的 陽(yáng)極連接至三相整流橋輸出的負(fù)端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3與二極管De串聯(lián)組成的串聯(lián)開(kāi) 關(guān)電路并接在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)端；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)a、b、c分別 弓丨出導(dǎo)線并經(jīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異步電機(jī)。作為一種改進(jìn)，本發(fā)明還包括一個(gè)電容C1,電容C1與電容Ctl串聯(lián)后并聯(lián)接在三相 二極管整流橋輸出的兩端；另外還包括一組由全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd4和二極管Df串聯(lián)組成的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路，該串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3及二極管De所組成的串聯(lián) 開(kāi)關(guān)電路形成串聯(lián)；所述電容Ctl電容C1的連接中點(diǎn)，與兩組串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的連接中點(diǎn)相連。 這樣的設(shè)計(jì)可使整個(gè)逆變器在續(xù)流期間保持在零電位。作為一種改進(jìn)，所述電容Ctl電容C1的連接中點(diǎn)，與兩組串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的連接中點(diǎn)、 及電動(dòng)機(jī)的零線相連。這樣可使電動(dòng)機(jī)每相電壓為180°的方波。作為一種改進(jìn)，所述電容Ctl與電容C1大小相等。本發(fā)明同時(shí)提供了對(duì)上述電路稍加改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器，它基本上如 前述的電路一樣，所不同的只是Da、Db、Dc三個(gè)二極管的陰極不是接到直流電源的正端，而 是接到Gd3的集電極，同樣Dx、DY、Dz三個(gè)二極管的陽(yáng)極不是接到直流電源的負(fù)端而是接到 Gd4的發(fā)射極，同時(shí)由于現(xiàn)在Gdl、Gd2實(shí)際上是串聯(lián)的，可以合成一只Gdl，參見(jiàn)圖3。這電路可 像圖2—樣地變成180°方波電壓。該軟啟動(dòng)器具體表述為軟啟動(dòng)器包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān)K1，由一 個(gè)逆變器與一個(gè)全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl組成的串聯(lián)電路，Gdl接在串聯(lián)電路的上端或下端， 該串聯(lián)電路與電容Ctl并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流橋輸出的兩端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl連接 于三相二極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè)部分組成
(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB, ThC、ThX、ThY、ThZ和六個(gè)二極管 DA、DB、D。、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其 中=ThA的陰極和Da的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和Dx的陰 極相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA-ThX對(duì) 橋臂；ThB、Db、ThY、Dy以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB-ThY對(duì)橋臂，ThC、Dc, ThZ、Dz以同 樣方式組成第三對(duì)橋臂即ThC-ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、ThC的陽(yáng)極相互 連接成為逆變器的正輸入端，三個(gè)下橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變 器的負(fù)輸入端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3、Gd4和二極管DE的串聯(lián)電路 并接在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)輸入端；或者是，處于逆變器直流側(cè)的全控型高 頻電子開(kāi)關(guān)Gd3、Gd4串聯(lián)在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)輸入端，然后與二極管DE 并接；全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5并接在二極管DE的兩端，二極管DE的陰極與全控型高頻電 子開(kāi)關(guān)Gd3的集電極、全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5的集電極相連，二極管DE的陽(yáng)極與全控型 高頻電子開(kāi)關(guān)Gd4的射極和全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5的射極相連；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn) a、b、c分別引出導(dǎo)線并經(jīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異步電機(jī)。作為一種改進(jìn)，在電流落后于電壓小于60°的場(chǎng)合不使用Gd5。作為一種改進(jìn)，所述軟啟動(dòng)器獨(dú)立安裝于所述三相異步電機(jī)的機(jī)殼外部或內(nèi)部。作為一種改進(jìn)，所述全控型高頻電子開(kāi)關(guān)具有以下任意一種構(gòu)成形式A 是一個(gè)獨(dú)立的高頻電子開(kāi)關(guān)；B 由多個(gè)芯片串聯(lián)并封裝在一個(gè)模塊中成為一只高壓開(kāi)關(guān)；C 由多個(gè)高頻電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)成一個(gè)高壓開(kāi)關(guān)。作為一種改進(jìn)，所述逆變器中除ThA-ThX、ThB-ThY, ThC-ThZ這三對(duì)橋臂之外，還 包括一對(duì)或任意幾對(duì)相同的橋臂，使之成為能夠提供4、5、6、7···15、17等任意相方波供電 的逆變器。
5
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中的軟啟動(dòng)器能連續(xù)變頻變壓，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩較大而啟動(dòng)電流不至 于太大；由于采用二極管整流器和晶間管逆變器可使成本較低而過(guò)載能力較強(qiáng)，而且能適 用于高電壓場(chǎng)合；只需采用少量全控高頻器件就能兼有調(diào)壓、故障時(shí)切斷、和關(guān)斷逆變器晶 閘管三項(xiàng)功能，而且使全控高頻器件工作于高頻而晶閘管工作于低頻。


圖1為連續(xù)變頻變壓軟啟動(dòng)器原理電路圖。圖2為對(duì)第一種電路稍加改進(jìn)的第二種連續(xù)變頻變壓軟啟動(dòng)器原理電路圖 (180° 電樂(lè))。圖3為對(duì)第一種電路稍加改進(jìn)的第三種連續(xù)變頻變壓軟啟動(dòng)器原理電路圖(Gdl、 Gd2合用一只)。圖4為圖3派生的第四種連續(xù)變頻變壓軟啟動(dòng)器原理電路圖。(將圖3中的Gd3、 Gd4串聯(lián)在逆變器輸入的正負(fù)兩端，與圖3的第三種連續(xù)變頻變壓軟啟動(dòng)器原理完全一樣， 形式不同而已。)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述具體實(shí)施例1中的用于電動(dòng)機(jī)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器如圖1所示。軟啟動(dòng)器包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl，還包括由一個(gè)逆變器與兩個(gè)全 控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdp Gd2組成的串聯(lián)電路，Gd1, Gd2分別接在串聯(lián)電路的上下兩端，該串 聯(lián)電路與電容Ctl并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流橋輸出的兩端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl連接于三 相二極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè)部分組成(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB、ThC、ThX、ThY、ThZ六個(gè)二極管DA、 DB、D。、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其中 ThA的陰極和Da的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和Dx的陰極 相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA-ThX對(duì)橋 臂；ThB、Db、ThY、Dy以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB-ThY對(duì)橋臂，ThC、Dc, ThZ、Dz以同樣 方式組成第三對(duì)橋臂即ThC-ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、ThC的陽(yáng)極相互連 接成為逆變器的正輸入端，二極管Da、Db、Dc的陰極連接至三相整流橋輸出的正端；三個(gè)下 橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變器的負(fù)輸入端，二極管DX、DY、DZ的陽(yáng) 極連接至三相整流橋輸出的負(fù)端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3和二極管De的串聯(lián)電路并接在 逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)端；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)a、b、c分別引出導(dǎo)線并經(jīng) 機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異步電機(jī)。本發(fā)明在逆變器的輸入端并接了全控高頻電子開(kāi)關(guān)6d3和二極管De的串聯(lián)電路， 在非更換橋臂的期間內(nèi)，Gd3始終導(dǎo)通，它對(duì)逆變橋起到續(xù)流的作用，這樣當(dāng)Gdl、Gd2按高頻通 斷工作時(shí)逆變器交流側(cè)的晶閘管和二極管仍按低頻工作。在非換流的工作期間，逆變器上半橋(ThA、ThB、ThC橋臂)或下半橋(ThX、ThY、ThZ橋臂)中必有一組內(nèi)會(huì)有兩個(gè)橋臂導(dǎo)通，另一組內(nèi)只有一個(gè)橋臂導(dǎo)通，某一組兩個(gè)橋臂 導(dǎo)通時(shí)可能有兩種狀態(tài)第一種狀態(tài)是兩個(gè)晶閘管(例如ThA和ThC)導(dǎo)通，第二種狀態(tài)是 一個(gè)二極管和一個(gè)晶間管(例如Da* ThC)導(dǎo)通；關(guān)斷橋臂使之換流的觸發(fā)步驟對(duì)上述兩 種狀態(tài)是一樣的，如果要使上半橋晶閘管的電流換到下半橋的二極管，只要斷開(kāi)Gdl、Gd3，保 持Gd2導(dǎo)通即可，如果要使下半橋晶閘管的電流換到上半橋的二極管，只要斷開(kāi)Gd2、Gd3，保持 Gdl導(dǎo)通即可；本發(fā)明中的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl、6d2、Gd3或Gd4具有以下任意一種構(gòu)成形 式是一個(gè)獨(dú)立的高頻電子開(kāi)關(guān)；由多個(gè)芯片串聯(lián)并封裝在一個(gè)模塊中成為一只高壓開(kāi) 關(guān)；由多個(gè)高頻電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)成一個(gè)高壓開(kāi)關(guān)。本實(shí)施例中可選擇SEMIKR0N公司生產(chǎn)的 KM145GB176D型號(hào)的產(chǎn)品。全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl、Gd2、Gd3起了三個(gè)作用1，改變高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl、Gd2的占 空比可以改變電壓；2，可以關(guān)斷逆變器的晶閘管使之換流；3，當(dāng)逆變器和負(fù)載出現(xiàn)過(guò)流、 過(guò)壓、過(guò)熱、短路等故障時(shí)迅速切斷電路，起到保護(hù)作用。全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl、Gd2可以 是低壓的，也可以是高壓的由多管串聯(lián)而成。上述第1、3兩個(gè)作用是眾所周知的，不需說(shuō)明，下面說(shuō)明第二個(gè)作用。三相逆變器每對(duì)橋臂內(nèi)上下橋臂輪流工作180°，相鄰橋臂互差120°相位工作。 三相逆變器各橋臂換相的次序?yàn)棣?— Ζ — B — X — C — Y —…。在非更換橋臂的期間Gdl、 Gd2、始終按高頻通斷工作，Gd3始終導(dǎo)通。以某一時(shí)刻為例進(jìn)行說(shuō)明今當(dāng)從X橋臂導(dǎo)通(指ThX導(dǎo)通)更換到A橋臂(指 Da)導(dǎo)通之后60°時(shí)，需要將C橋臂(指ThC)導(dǎo)通更換到Z橋臂(指Dz)導(dǎo)通。此時(shí)Gdl、Gd2 按高頻通斷工作。在此時(shí)刻按照電動(dòng)機(jī)電流必定落后于電壓(落后的角度可能小于60°， 也可能大于60° )的關(guān)系，a相電流可能從a端流向電動(dòng)機(jī)，也可能從電動(dòng)機(jī)流向a端(即 可能ThA導(dǎo)通，也可能Da導(dǎo)通)，而c相電流必定從c端流向電動(dòng)機(jī)(即ThC導(dǎo)通)，Y相電 流必定從電動(dòng)機(jī)流向b端(即ThY導(dǎo)通)，因而可以分成兩種工作狀態(tài)來(lái)討論。第一種狀態(tài)開(kāi)始時(shí)橋臂A、Y、C的ThA、ThY、ThC導(dǎo)通，第二種狀態(tài)開(kāi)始時(shí)橋臂A、Y、 C的Da、ThY、ThC導(dǎo)通，無(wú)論是那一種狀態(tài)只要斷開(kāi)Gdl、Gd3，保持Gd2導(dǎo)通，對(duì)第一種狀態(tài)就 可切斷ThA、ThC的電流從C橋臂的ThC導(dǎo)通換到Z橋臂的DZ導(dǎo)通，A橋臂的ThA也會(huì)暫時(shí) 被切斷換流到X橋臂的Dx，但當(dāng)Gdl、Gd2、Gd3恢復(fù)導(dǎo)通時(shí)仍舊會(huì)回復(fù)ThA導(dǎo)通，只要ThA的脈 沖繼續(xù)保持著。對(duì)第二種狀態(tài)Da電流將繼續(xù)流通而ThC電流將被切斷更換到Dz導(dǎo)通。因 此不管那一種狀態(tài)這種簡(jiǎn)單操作均能使C相電流從ThC換到Dz導(dǎo)通。圖1中在逆變器的輸入端并接了全控高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3和二極管De的串聯(lián)電路， 在非更換橋臂的期間內(nèi)，Gd3始終導(dǎo)通，它對(duì)逆變橋起到續(xù)流的作用，這樣當(dāng)Gdl、Gd2按高頻 通斷時(shí)逆變器交流側(cè)的晶閘管二極管仍按低頻工作。平常Gd3的工作電壓是不高的，它只當(dāng) 換流期間逆變器輸入端出現(xiàn)反向(上負(fù)下正)電壓時(shí)才承受電壓，而換流期間負(fù)載(電動(dòng) 機(jī))是被短接或承受正向電壓的。具體實(shí)施例1的方案是以三相為例說(shuō)明的，其中電動(dòng)機(jī)的零線是沒(méi)有引出的，因 此它不含3、9、15、…等次諧波電流。我們可以增加一個(gè)電容C1，電容C1與電容Ctl串聯(lián)后 并聯(lián)接在三相二極管整流橋輸出的兩端；增加一組串聯(lián)電路與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3和 二極管De的串聯(lián)電路串聯(lián)，增加的串聯(lián)電路由全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd4和二極管Df串聯(lián)組成，所述電容Ctl與電容C1電容中點(diǎn)、兩組串聯(lián)電路的中點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)的零線相連。使電動(dòng)機(jī) 上的電壓變?yōu)?80°的方波。它的工作原理是完全一樣的(見(jiàn)附圖2)。具體實(shí)施例2 如圖3所示，該軟啟動(dòng)器包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān)K1，還包括由一個(gè) 逆變器與一個(gè)全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl組成的串聯(lián)電路，Gdl接在串聯(lián)電路的上端，該串聯(lián)電 路與電容Ctl并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流橋輸出的兩端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl連接于三相二 極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè)部分組成(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB, ThC、ThX、ThY、ThZ六個(gè)二極管DA、 DB、D。、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其中 ThA的陰極和DA的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和Dx的陰極 相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA-ThX對(duì)橋 臂；ThB、Db、ThY、Dy以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB-ThY對(duì)橋臂，ThC、Dc, ThZ、Dz以同樣 方式組成第三對(duì)橋臂即ThC-ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、ThC的陽(yáng)極相互連 接成為逆變器的正輸入端，三個(gè)下橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變器 的負(fù)輸入端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3、Gd4和二極管De的串聯(lián)電路并 接在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)輸入端；全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5并接在二極管De 的兩端，二極管De的陰極與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3的集電極、全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5的 集電極相連，二極管De的陽(yáng)極與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd4的射極和全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5 的射極相連；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)a、b、c分別引出導(dǎo)線并經(jīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異 步電機(jī)。工作原理三相逆變器每對(duì)橋臂內(nèi)上下橋臂輪流工作180°，相鄰橋臂互差120°相位工作。 三相逆變器各橋臂換相的次序?yàn)棣?— Ζ — B — X — C — Y —…。在非更換橋臂的期間Gdl 始終按高頻通斷工作，Gd3, Gd4始終導(dǎo)通，ThE始終斷開(kāi)。以某一時(shí)刻為例進(jìn)行說(shuō)明今當(dāng)從X橋臂導(dǎo)通(指ThX導(dǎo)通)更換到A橋臂(指 Da)導(dǎo)通之后60°時(shí)，需要將C橋臂(指ThC)導(dǎo)通更換到Z橋臂(指Dz)導(dǎo)通。此時(shí)Gdl按 高頻通斷工作。在此時(shí)刻按照電動(dòng)機(jī)電流必定落后于電壓(落后的角度可能小于60°，也 可能大于60° )的關(guān)系，a相電流可能從a端流向電動(dòng)機(jī)，也可能從電動(dòng)機(jī)流向a端(即可 能ThA導(dǎo)通，也可能Da導(dǎo)通)，而c相電流必定從c端流向電動(dòng)機(jī)(即ThC導(dǎo)通)，Y相電流 必定從電動(dòng)機(jī)流向b端(即ThY導(dǎo)通)，因而可以分成兩種工作狀態(tài)來(lái)討論。第一種狀態(tài)開(kāi)始時(shí)橋臂A、Y、C的ThA、ThY、ThC導(dǎo)通，第二種狀態(tài)開(kāi)始時(shí)橋臂A、 Y、C的DA、ThY、ThC導(dǎo)通，無(wú)論是那一種狀態(tài)我們只要首先斷開(kāi)Gdl，第二步導(dǎo)通ThE，第四步 斷開(kāi)Gd3而保持Gd4導(dǎo)通即可更換橋臂。對(duì)第一種狀態(tài)就可切斷ThC、ThA的電流，從C橋臂 的ThC導(dǎo)通換到Z橋臂的Dz導(dǎo)通、A橋臂的ThA也會(huì)暫時(shí)被切斷換流到X橋臂的Dx，但Gdl、 Gd3、Gd4恢復(fù)導(dǎo)通時(shí)仍舊會(huì)回復(fù)ThA導(dǎo)通，只要ThA的脈沖繼續(xù)保持著。對(duì)第二種狀態(tài)Da電 流將繼續(xù)流通而ThC電流將被切斷更換到Dz導(dǎo)通。因此不管那一種狀態(tài)這種三步式操作 均能使C相電流從ThC換到Dz導(dǎo)通。上述過(guò)程可以使電流從C橋臂的ThC換到Z橋臂的DZ，但換流以后須將圖3中的Gd5關(guān)斷以備下一次換流用，如果在上述換流之前首先檢測(cè)A橋臂的電流，當(dāng)A橋臂電流從 DA變成ThA之后才開(kāi)始換橋臂。這樣就不存在上述第二種狀態(tài)，也就不需要Gd5。這個(gè)辦法 實(shí)際上就是控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，使電動(dòng)機(jī)的電流落后于電壓的角度不超過(guò)60°。這樣可 使主電路比較簡(jiǎn)單。在很多相(例如15相)時(shí)要想省去Gd5比較困難，因?yàn)閮纱胃鼡Q橋臂 的間隔遠(yuǎn)小于60°，而Gd5的電流很小(它的電流大約與相數(shù)成反比)，可以采用高電壓晶 閘管串接高壓關(guān)斷脈沖來(lái)代替Gd5，而高壓關(guān)斷脈沖可以用低壓的全控電子開(kāi)關(guān)經(jīng)脈沖變壓 器產(chǎn)生。圖3中Gdl是高電壓大電流電子開(kāi)關(guān)，Gd3、Gd4是低電壓大電流電子開(kāi)關(guān)，全控型高 頻電子開(kāi)關(guān)Gd5是高壓小電流電子開(kāi)關(guān)。圖4是將圖3中的Gd3、Gd4移到逆變器輸入的正負(fù)兩端，即串聯(lián)在逆變器的輸入兩 端，它的工作原理、關(guān)斷步驟、控制系統(tǒng)與圖3完全一樣，只是通過(guò)它的電流不僅是續(xù)流電 流而且還有主開(kāi)關(guān)的通態(tài)電流，如圖4所示。圖4與圖3工作原理一樣而電路形式稍有不 同。根據(jù)上文所述的軟啟動(dòng)器，增加成更多對(duì)橋臂，例如增加與ThA-ThX、ThB-ThY, ThC-ThZ這三對(duì)橋臂相同的任意一對(duì)或幾對(duì)橋臂，成為能夠提供4、5、6、7··· 15、17等任意相 方波供電的逆變器。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限 于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo) 出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器，包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān)K1，其特征在于，該軟啟動(dòng)器還包括由一個(gè)逆變器與兩個(gè)全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd1、Gd2組成的串聯(lián)電路，Gd1、Gd2分別接在串聯(lián)電路的上下兩端，該串聯(lián)電路與電容C0并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流橋輸出的兩端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)K1連接于三相二極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè)部分組成(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB、ThC、ThX、ThY、ThZ與六個(gè)二極管DA、DB、DC、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其中ThA的陰極和DA的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和DX的陰極相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA ThX對(duì)橋臂；ThB、DB、ThY、DY以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB ThY對(duì)橋臂，ThC、DC、ThZ、DZ以同樣方式組成第三對(duì)橋臂即ThC ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、ThC的陽(yáng)極相互連接成為逆變器的正輸入端，二極管DA、DB、DC的陰極連接至三相整流橋輸出的正端；三個(gè)下橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變器的負(fù)輸入端，二極管DX、DY、DZ的陽(yáng)極連接至三相整流橋輸出的負(fù)端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3與二極管DE串聯(lián)組成的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路并接在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)端；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)a、b、c分別引出導(dǎo)線并經(jīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異步電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，還包括一個(gè)電容C1,電容C1與電容 C0串聯(lián)后并聯(lián)接在三相二極管整流橋輸出的兩端；另外還包括一組由全控型高頻電子開(kāi)關(guān) Gd4和二極管Df串聯(lián)組成的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路，該串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3及二 極管De所組成的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路形成串聯(lián)；所述電容Ctl電容C1的連接中點(diǎn)，與兩組串聯(lián)開(kāi)關(guān) 電路的連接中點(diǎn)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，所述電容Ctl電容Cl的連接中點(diǎn)，與 兩組串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的連接中點(diǎn)、及電動(dòng)機(jī)的零線相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，所述電容Ctl與電容C1大小相等。
5.一種連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器，包括與三相電網(wǎng)電源相連的機(jī)械開(kāi)關(guān)K1，其特征在 于，該軟啟動(dòng)器還包括由一個(gè)逆變器與一個(gè)全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gdl組成的串聯(lián)電路，Gdl接 在串聯(lián)電路的上端或下端，該串聯(lián)電路與電容Ctl并聯(lián)接在一個(gè)三相二極管整流橋輸出的兩 端；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)Kl連接于三相二極管整流橋輸入端；所述逆變器由下述兩個(gè)部分組成(1)處于逆變器交流側(cè)的六個(gè)晶閘管ThA、ThB、ThC、ThX、ThY、ThZ和六個(gè)二極管DA、 DB、D。、DX、DY、DZ共同組成的3對(duì)橋臂；每個(gè)橋臂均包含一個(gè)晶閘管和一個(gè)反并二極管，其中 ThA的陰極和Da的陽(yáng)極相連成為第一對(duì)橋臂中的上橋臂即A橋臂、ThX的陽(yáng)極和DX的陰極 相連成為第一對(duì)橋臂中的下橋臂即X橋臂、上下橋臂串聯(lián)成為第一對(duì)橋臂即ThA-ThX對(duì)橋 臂；ThB、Db、ThY、Dy以同樣方式組成第二對(duì)橋臂即ThB-ThY對(duì)橋臂，ThC、Dc, ThZ、Dz以同樣 方式組成第三對(duì)橋臂即ThC-ThZ對(duì)橋臂；三個(gè)上橋臂的晶閘管ThA、ThB、Th C的陽(yáng)極相互 連接成為逆變器的正輸入端，三個(gè)下橋臂的晶閘管ThX、ThY、ThZ的陰極相互連接成為逆變 器的負(fù)輸入端；(2)處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3、Gd4和二極管De的串聯(lián)電路并接在 逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)輸入端；或者是，處于逆變器直流側(cè)的全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3、Gd4串聯(lián)在逆變器的輸入兩端，即逆變器的正負(fù)輸入端，然后與二極管De并接；全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5并接在二極管De的兩端，二極管De的陰極與全控型高頻電子 開(kāi)關(guān)Gd3的集電極、全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5的集電極相連，二極管De的陽(yáng)極與全控型高頻 電子開(kāi)關(guān)Gd4的射極和全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd5的射極相連；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)a、b、c 分別引出導(dǎo)線并經(jīng)機(jī)械開(kāi)關(guān)K2連接至三相異步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，在電流落后于電壓小于60°的場(chǎng) 合不使用Gd5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5中任意一項(xiàng)所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，所述軟啟動(dòng)器獨(dú)立安 裝于所述三相異步電機(jī)的機(jī)殼外部或內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5中任意一項(xiàng)所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，所述全控型高頻電子 開(kāi)關(guān)具有以下任意一種構(gòu)成形式A 是一個(gè)獨(dú)立的高頻電子開(kāi)關(guān)；B 由多個(gè)芯片串聯(lián)并封裝在一個(gè)模塊中成為一只高壓開(kāi)關(guān)；C 由多個(gè)高頻電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)成一個(gè)高壓開(kāi)關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5中任意一項(xiàng)所述的軟啟動(dòng)器，其特征在于，所述逆變器中除 ThA-ThX,ThB-ThY,ThC-ThZ這三對(duì)橋臂之外，還包括一對(duì)或任意幾對(duì)相同的橋臂，使之成為 能夠提供4、5、6、7··· 15,17等任意相方波供電的逆變器。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力電子控制設(shè)備，旨在提供一種用于電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的連續(xù)變頻變壓的軟啟動(dòng)器。該軟啟動(dòng)器包括包括機(jī)械開(kāi)關(guān)K1，逆變器與全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd1、Gd2組成的串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路與電容C0并聯(lián)接在三相二極管整流橋輸出的兩端；全控型高頻電子開(kāi)關(guān)Gd3與二極管DE串聯(lián)組成的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路并接在逆變器輸入兩端；逆變器三對(duì)橋臂的中點(diǎn)分別引出導(dǎo)線并經(jīng)K2連接至三相異步電機(jī)。本發(fā)明中的軟啟動(dòng)器能連續(xù)變頻變壓，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩較大而啟動(dòng)電流不至于太大；可使成本較低而過(guò)載能力較強(qiáng)，能適用于高電壓場(chǎng)合；只需采用少量全控高頻器件就能兼有調(diào)壓、故障時(shí)切斷、和關(guān)斷逆變器晶閘管三項(xiàng)功能，使全控高頻器件工作于高頻而晶閘管工作于低頻。
文檔編號(hào)H02P1/30GK101902182SQ201010240398
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者汪槱生 申請(qǐng)人:汪槱生