復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器、AD轉(zhuǎn)換器和可編程序處理器。電機(jī)的控制繞組、電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)和網(wǎng)側(cè)PWM變換器依次相連，網(wǎng)側(cè)PWM變換器與交流電網(wǎng)相連。AD轉(zhuǎn)換器與可編程處理器、電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器和交流電網(wǎng)分別相連。電機(jī)側(cè)PWM變換器和網(wǎng)側(cè)PWM變換器分別與可編程處理器相連。本實(shí)用新型的有益效果是：通過人機(jī)交互簡(jiǎn)化了啟動(dòng)過程，減少了調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾，降低了啟動(dòng)過程能耗，可實(shí)現(xiàn)低于同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速，也可實(shí)現(xiàn)超同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速。
【專利說明】復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制技術(shù)，特別是涉及一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的大功率繞線式(雙饋)交流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)都采用串級(jí)調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，且調(diào)速范圍限制在同步轉(zhuǎn)速以內(nèi)(小于同步轉(zhuǎn)速);大功率繞線式(雙饋)交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)多采用交直交形式；系統(tǒng)的主回路一端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相連，通過二極管或晶閘管整流，把電機(jī)繞組中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，再通過與網(wǎng)側(cè)相連的逆變器(多采用晶閘管構(gòu)成)把能量回饋交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
[0003]調(diào)速控制技術(shù)可以節(jié)約大量的電能，所以市場(chǎng)對(duì)性能優(yōu)良、成本適中的中高壓調(diào)速系統(tǒng)的需求非常旺盛。但是，現(xiàn)有的調(diào)速系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn):
[0004]1.調(diào)速范圍小于同步轉(zhuǎn)速，不能實(shí)現(xiàn)超同步運(yùn)行；
[0005]2.調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)低，對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾嚴(yán)重；
[0006]3.大功率電機(jī)啟動(dòng)過程多采用串電阻或水阻啟動(dòng)，啟動(dòng)過程能耗較大，且不宜頻
繁啟停。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以把電機(jī)控制繞組中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，再把能量回饋交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)低于同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速，也可以把電網(wǎng)能量注入電機(jī)，實(shí)現(xiàn)超同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速。通過人機(jī)交互，設(shè)定、修改控制器參數(shù)，操作系統(tǒng)運(yùn)行的啟動(dòng)、停止和復(fù)位，簡(jiǎn)化啟動(dòng)過程，使用簡(jiǎn)單方便，減少調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾，降低啟動(dòng)過程能耗，有效地控制調(diào)速過程。
[0008]本實(shí)用新型提供一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)相連的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)及與其轉(zhuǎn)軸相連的機(jī)械負(fù)載，還包括電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器、AD轉(zhuǎn)換器和可編程序處理器，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)的控制繞組、電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)和網(wǎng)側(cè)PWM變換器依次相連，所述網(wǎng)側(cè)PWM變換器與所述交流電網(wǎng)相連，所述AD轉(zhuǎn)換器與所述可編程處理器、電機(jī)側(cè)PWM變換器、主回路直流環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器和交流電網(wǎng)分別相連，所述電機(jī)側(cè)PWM變換器和網(wǎng)側(cè)PWM變換器分別與所述可編程處理器相連；所述可編程處理器執(zhí)行如下控制步驟:
[0009]通過所述AD轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電機(jī)控制繞組、網(wǎng)側(cè)的工作電壓和電流以及直流側(cè)電壓，判斷當(dāng)前電機(jī)的工作狀態(tài)；計(jì)算電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)，通過所述電機(jī)側(cè)PWM變換器控制電機(jī)控制繞組的工作電壓、電流和頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速，控制電機(jī)欠同步轉(zhuǎn)速和超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行；通過所述網(wǎng)側(cè)PWM變換器控制網(wǎng)側(cè)工作電流，當(dāng)直流側(cè)電壓偏低時(shí)，從所述電網(wǎng)吸收能量或減少向所述電網(wǎng)輸出能量以提高直流側(cè)電壓；當(dāng)直流側(cè)電壓偏高時(shí)，向所述電網(wǎng)輸出能量或增大向所述電網(wǎng)輸出能量以降低直流側(cè)電壓，控制直流側(cè)電壓四象限穩(wěn)定運(yùn)行。
[0010]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，還包括監(jiān)控觸摸屏，所述監(jiān)控觸摸屏與所述可編程處理器相連，所述可編程處理器與所述監(jiān)控觸摸屏和AD轉(zhuǎn)換器之間分別設(shè)有RS485通訊端口。
[0011]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中所述電機(jī)側(cè)PWM變換器和網(wǎng)側(cè)PWM變換器采用全控型開關(guān)器件IGBT構(gòu)成。
[0012]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中所述可編程處理器替換采用單片機(jī)或DSP處理器。
[0013]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)的有益效果是:由于設(shè)置了電機(jī)側(cè)PWM變換器、網(wǎng)側(cè)PWM變換器和可編程序處理器，通過人機(jī)交互，設(shè)定、修改控制器參數(shù)，操作系統(tǒng)運(yùn)行的啟動(dòng)、停止和復(fù)位，簡(jiǎn)化啟動(dòng)過程，使用簡(jiǎn)單方便，減少調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾，降低啟動(dòng)過程能耗，有效地控制調(diào)速過程，可以把電機(jī)控制繞組中的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，再把能量回饋交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)低于同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速，也可以把電網(wǎng)能量注入電機(jī)，實(shí)現(xiàn)超同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速。
[0014]進(jìn)一步，通過對(duì)運(yùn)行過程中的參數(shù)變化趨勢(shì)、錯(cuò)誤信息、報(bào)警、發(fā)電量數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢，系統(tǒng)也可通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)做更詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)相連的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)4及與其轉(zhuǎn)軸相連的機(jī)械負(fù)載9、電機(jī)側(cè)PWM變換器3、主回路直流環(huán)節(jié)1、網(wǎng)側(cè)PWM變換器2、AD轉(zhuǎn)換器8、監(jiān)控觸摸屏6和可編程序處理器5。電機(jī)側(cè)PWM變換器3和網(wǎng)側(cè)PWM變換器2采用全控型開關(guān)器件IGBT構(gòu)成。可編程處理器5也可以替換采用單片機(jī)、DSP等有強(qiáng)大處理能力的處理器。
[0018]其中，復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)4的控制繞組、電機(jī)側(cè)PWM變換器3、主回路直流環(huán)節(jié)I和網(wǎng)側(cè)PWM變換器2依次相連，網(wǎng)側(cè)PWM變換器2與交流電網(wǎng)相連，AD轉(zhuǎn)換器8與可編程處理器5、電機(jī)側(cè)PWM變換器3、主回路直流環(huán)節(jié)1、網(wǎng)側(cè)PWM變換器2和交流電網(wǎng)分別相連，電機(jī)側(cè)PWM變換器3和網(wǎng)側(cè)PWM變換器2分別與可編程處理器5相連，監(jiān)控觸摸屏6與可編程處理器5相連。
[0019]可編程處理器5采用兩種不同的控制算法來切換控制，具體執(zhí)行如下控制步驟:
[0020]通過AD轉(zhuǎn)換器8檢測(cè)電機(jī)控制繞組、網(wǎng)側(cè)的工作電壓和電流以及直流側(cè)電壓，判斷當(dāng)前電機(jī)的工作狀態(tài)；計(jì)算電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)，通過電機(jī)側(cè)PWM變換器3控制電機(jī)控制繞組的工作電壓、電流和頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速，控制電機(jī)欠同步轉(zhuǎn)速和超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行；通過網(wǎng)側(cè)PWM變換器2控制網(wǎng)側(cè)工作電流，當(dāng)直流側(cè)電壓偏低時(shí)，從電網(wǎng)吸收能量或減少向電網(wǎng)輸出能量以提高直流側(cè)電壓；當(dāng)直流側(cè)電壓偏高時(shí)，向電網(wǎng)輸出能量或增大向電網(wǎng)輸出能量以降低直流側(cè)電壓，控制直流側(cè)電壓四象限穩(wěn)定運(yùn)行。
[0021]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)采用485通信與監(jiān)控觸摸屏連接實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可編程處理器5與監(jiān)控觸摸屏6和AD轉(zhuǎn)換器8之間分別設(shè)有RS485通訊端口 7。
[0022]本實(shí)用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。
[0023]一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限智能調(diào)速控制的方法，該方法設(shè)置電機(jī)側(cè)PWM變換器3、主回路直流環(huán)節(jié)1、網(wǎng)側(cè)PWM變換器2、AD轉(zhuǎn)換器8、可編程序處理器5和監(jiān)控觸摸屏6，該方法執(zhí)行如下控制步驟:
[0024]I)可編程序處理器5啟動(dòng)初始化程序?qū)刂破鬟M(jìn)行初始化，系統(tǒng)處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)；
[0025]2)通過監(jiān)控觸摸屏6實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，進(jìn)行運(yùn)行方式和轉(zhuǎn)速的設(shè)定、控制參數(shù)的修改和對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行啟動(dòng)、停止、自動(dòng)追蹤的操作；
[0026]3)可編程處理器5通過AD轉(zhuǎn)換器8檢測(cè)電機(jī)控制繞組、網(wǎng)側(cè)的工作電壓和電流以及直流側(cè)電壓，判斷當(dāng)前電機(jī)的工作狀態(tài)；
[0027]4)可編程處理器5計(jì)算電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)，通過電機(jī)側(cè)PWM變換器3控制電機(jī)控制繞組的工作電壓、電流和頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速，控制電機(jī)欠同步轉(zhuǎn)速和超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
[0028]5)網(wǎng)側(cè)PWM變換器2控制網(wǎng)側(cè)工作電流，當(dāng)直流側(cè)電壓偏低時(shí)，從電網(wǎng)吸收能量或減少向電網(wǎng)輸出能量以提高直流側(cè)電壓；當(dāng)直流側(cè)電壓偏高時(shí)，向電網(wǎng)輸出能量或增大向電網(wǎng)輸出能量以降低直流側(cè)電壓，控制直流側(cè)電壓四象限穩(wěn)定運(yùn)行。
[0029]6)所述可編程序處理器控制直流側(cè)電壓四象限穩(wěn)定運(yùn)行的控制算法包括:
[0030]a)復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)學(xué)模型，包括電壓方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程，其中:
[0031]在d_q軸轉(zhuǎn)子速坐標(biāo)系中復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)的電壓方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括與交流電網(wǎng)相連的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)(4)及與其轉(zhuǎn)軸相連的機(jī)械負(fù)載(9)，其特征在于，還包括電機(jī)側(cè)PWM變換器(3)、主回路直流環(huán)節(jié)(I)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)、AD轉(zhuǎn)換器(8)和可編程序處理器(5)， 所述復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)(4)的控制繞組、電機(jī)側(cè)PWM變換器(3)、主回路直流環(huán)節(jié)(I)和網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)依次相連，所述網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)與所述交流電網(wǎng)相連，所述AD轉(zhuǎn)換器⑶與所述可編程處理器(5)、電機(jī)側(cè)PWM變換器(3)、主回路直流環(huán)節(jié)(I)、網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)和交流電網(wǎng)分別相連，所述電機(jī)側(cè)P麗變換器(3)和網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)分別與所述可編程處理器(5)相連；所述可編程處理器(5)執(zhí)行如下控制步驟: 通過所述AD轉(zhuǎn)換器(8)檢測(cè)電機(jī)控制繞組、網(wǎng)側(cè)的工作電壓和電流以及直流側(cè)電壓，判斷當(dāng)前電機(jī)的工作狀態(tài)；計(jì)算電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)，通過所述電機(jī)側(cè)PWM變換器(3)控制電機(jī)控制繞組的工作電壓、電流和頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速，控制電機(jī)欠同步轉(zhuǎn)速和超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行；通過所述網(wǎng)側(cè)PWM變換器(2)控制網(wǎng)側(cè)工作電流，當(dāng)直流側(cè)電壓偏低時(shí)，從所述電網(wǎng)吸收能量或減少向所述電網(wǎng)輸出能量以提高直流側(cè)電壓；當(dāng)直流側(cè)電壓偏高時(shí)，向所述電網(wǎng)輸出能量或增大向所述電網(wǎng)輸出能量以降低直流側(cè)電壓，控制直流側(cè)電壓四象限穩(wěn)定運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:還包括監(jiān)控觸摸屏(6 )，所述監(jiān)控觸摸屏(6 )與所述可編程處理器(5 )相連，所述可編程處理器(5)與所述監(jiān)控觸摸屏(6)和AD轉(zhuǎn)換器(8)之間分別設(shè)有RS485通訊端口(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，其中所述電機(jī)側(cè)PWM變換器(3)和網(wǎng)側(cè)P麗變換器(2)采用全控型開關(guān)器件IGBT構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋交流電機(jī)全象限變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，其中所述可編程處理器(5 )替換采用單片機(jī)或DSP處理器。
【文檔編號(hào)】H02P27/08GK203747716SQ201320878286
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】張淼, 梁惠冰, 楊華 申請(qǐng)人:廣東上水能源科技有限公司