六相交流電機變頻調速裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種六相交流電機變頻調速裝置，解決了現有的變頻器控制較復雜與造價較高及節電效果有限的問題。包括三相整流橋、直流電壓調節器、補償電容器、控制回路和六相電動機，采用T1與T8、T3與T10、T5與T12、T7與T2、T9與T4、T11與T6、六對兩兩同向串聯的普通晶閘管連接成六個橋臂、在橋臂的各中點依次引出c1、b2、a1、c2、b1、a2、六個輸出端而組合成六相逆變器，并用依次滯后π/3及通流2/3π電角度的六節拍方式進行觸發控制；對應并聯于Wa1、Wb2、Wc1、Wa2、Wb1、Wc2六個繞組分別的兩端并依次引出a3、b4、c3、a4、b3、c4六個與調節器輸入端相聯的接線端。適合中、大型異步電動機在30%-100%額定轉速范圍內的調速。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電機及電氣傳動裝置，具體為一種六相交流電機變頻調速裝置。?
技術介紹
現行的交流變頻調速技術，主要采用可關斷電力電子器件構成與反饋整流器并聯的逆變器，并用高頻的脈寬調制方式控制其快速的通斷及依次的切換，從而以恒定壓頻比的關系進行三相交流電動機的調速。異步電動機的旋轉磁場及其氣隙磁通是用交流電流產生的，采用三相逆變橋及其六節拍的切換方式能夠較方便地改變其頻率，但其電機的無功電流經由反饋整流器向電源回饋勢必造成較大的無功損耗，還由其可關斷器件的快速通斷造成一定的諧波損耗。異步電機采用三相的定子繞組接線方式，具有與現行的三相交流電源對應及配電系統較為簡易的優點，但在用三相交流變頻器進行控制時，由于其每節拍轉移的電角度較大而使其感性功率必須經由反饋整流器進行回饋，因此存在一定的電能浪費及電機容量利用不夠的問題。中國專利200810079371.8的無回饋型異步電動機交流變頻裝置，采用三相逆變橋與三相電容器橋組合，并將三相異步電動機的定子繞組聯接于兩個橋路之間的電路結構，形成了電容器隨逆變橋的切換而進行電容器充、放電的變流過程，對降低電機的無功損耗具有一定的效果，并利用電容器在電流過零后可對逆變器反向施壓的特點進行普通晶閘管的換流及關斷，但用三只雙向晶閘管控制輔電容器橋的方式存在電路較復雜及電容橋之間環流較大的問題。異步電動機的定子繞組是多相的接近于圓形電勢相量的繞組結構，其電感電流不能突變的特點必然造成其切換中的能量轉移及無功電流回饋的問題。只有增加定子繞組的相數并減小切換的角度，或者將電感能量轉移至電容器中，方能有效解決感性電流形成回饋及其損耗的問題，如果將異步電動機的定子繞組改變成六相電勢相量的接線方式，并在其六個接線端上并聯電容器，則可利用其輪徊式的切換方式進行電磁能量的逐漸轉移，從而以漸變與兩種電磁能量的內部輪徊方式進行無回饋逆變。?
技術實現思路
本專利技術為了解決交流變頻中電機的感性電流及損耗較大、現行的變頻器控制較復雜與造價較高及節電效果有限的問題，提供了一種六相交流電機變頻調速裝置。?本專利技術是采用如下技術方案實現的：?六相交流電機變頻調速裝置，包括三相整流橋、直流電壓調節器、補償電容器、控制回路和六相電動機，采用T1與T8、T3與T10、T5與T12、T7與T2、T9與T4、T11與T6、六對兩兩同向串聯的普通晶閘管連接成六個橋臂、在橋臂的各中點依次引出c1、b2、a1、c2、b1、a2、六個輸出端而組合成六相逆變器，并用依次滯后π/3及通流2/3π電角度的六節拍方式進行觸發控制；所述的六相電動機是將其定子繞組分為Wa1與Wa2、Wb1與Wb2、Wc1與Wc2三對相同電勢相位及相同繞組匝數的六個繞組，按Wa1末端、Wb2首端、Wc1末端、Wa2首端、Wb1末端、Wc2首端的回路順序相聯成其電勢相量為正六邊形的組合接線，并從其Wa1首端引出a1開始，在六個繞組的相聯點依次引出a1、b2、c1、a2、b1、c2、六個接線端，并連接于六相逆變橋的輸出端；所述的補償電容器是c01與c02、c03與c04、c05與c06、c07與c08、c09與c10、c11與c12,12只容量相等的電力電容器，按兩兩串聯方式聯接，再對應并聯于Wa1、Wb2、Wc1、Wa2、Wb1、Wc2六個繞組分別的兩端并依次引出a3、b4、c3、a4、b3、c4六個與調節器輸入端相聯的接線端；所述的調節器是用整流二極管聯成六相整流橋，并在其直流端以正端接正極方式聯接一只可關斷電力電子器件T02。進一步地，本專利技術六相交流電機變頻調速技術，所述的補償電容器C01-C02的12只電力電容器的額定電壓為六相電動機的相電壓值，12只電容器為總容量（KVAR）為電機額定功率值（KW）的1.2-2.4倍；所述的直流調壓的T01與調節器的T02兩只可關斷電力電子器件采用IGBT或GTO，用頻率為5-10KHz的三角形載波與可調直流參考電壓進行比較而對可關斷器件分別進行PWM控制。?本專利技術的工作原理是：三相工頻電源經三相整流橋，再經T01管子成可調的直流電源，其直流電壓量與逆變器的輸出頻率基本保持正比例關系；感應電勢相量為正六邊形的六相交流電動機，在其六個接線端分別聯接六組串聯的電容器，用其一方面對感性繞組形成并聯的補償回路，第二方面隨導通的晶閘管對將要關斷的晶閘管進行瞬間的反向施壓而使其強制關斷，第三方面利用電容器的濾波作用消減逆變切換中的諧波電壓，第四方面利用相鄰電容器構成的串聯內補償效應有效減少定子繞組的漏抗壓降及磁滯損耗，第五方面利用六組電容器對六相電機繞組的內補償作用使得感性與容性兩種電磁能量進行內部輪回而大幅度降低無功損耗；由六相整流橋與T02器件構成的調節器，可用簡易的脈沖寬度調制方式對T02器件進行控制，隨其導通脈沖寬度的增大，其整流橋直流兩端的電壓值相應減小，對應的各串聯電容器的電壓值從1/2相電壓值逐漸增大至相電壓值，由此電容器電壓的變化適應電機電流的變化，也為采用普通晶閘管構成的六相逆變橋進行變流切換提供先決條件。?本專利技術六相逆變橋采用六節拍換流方式，其六節拍切換的各1/6周期中觸發導通晶閘管的順序為：T1、T2—T1、T2、T3、T4—T3、T4、T5、T6—T5、T6、T7、T8—T7、T8、T9、T10—T9、T10、T11、T12—T11、T12、T1、T2。在每節拍（每步）中只有4只晶閘管導通而進行雙路通流，用相鄰晶閘管的導通瞬間并用電容器形成的反向電壓促使已通流2/3π電角度的晶閘管強制關斷。例如在T1、T2、T3、T4四只晶閘管觸發導通時，Wa2與Wb1、Wb2與Wa1兩條串聯繞組支路通流，并使C07、C08、C09、C10、與C04、C03、C02、C01兩條電容器串聯支路分別進行充電（上正下負）；在下一個1/6下周期初始，T5與T6兩晶閘管同時觸發導通，C03與C04對T3管子并經C05與C06電容器對T1管子施加反方向電壓、C09與C10對T2管子并經C11與C12電容器對T4管子施加反向電壓，因T1與T2兩管子已失去觸發脈沖，放在反向電流作用下關斷，（T3、T4因有觸發脈沖，故重新導通）此時電路由T3、T4、T5、T6四只晶閘管對Wb1與Wc2、Wc1與Wb2兩條繞組支路提供電流。這種六相逆變電路只有利用聯接與六相繞組上的12只電容器并在整體電路接近于容性時，才能利用瞬間導通的晶閘管將反向的電容器電壓作用于需要關斷的晶閘管，此后的電容器經對應的繞組回路放電而同繞組中的感性電流互相平衡。在六相逆變橋以六節拍、十二節拍的切換中，十二只相互聯系的電容器的電壓對應變化，并在調節器脈寬增大的變化中使得電容器的交流電壓有效值接近于繞組的相電壓值。六相變流是電感能量發生漸變的前提條件，并用電容器消除電感突變時產生的反向電壓，從而在輪回式的變流中實現了無回饋逆變。?本專利技術的積極效應是：在交流變頻中同時進行無功補償可將節能效果提高到更高的層次，適宜中、大型異步電動機在30%-100%額定轉速范圍內的調速，并有造價較低與實用性較強的優點。?附圖說明圖1、本專利技術的電路結構圖。?具體實施方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種六相交流電機變頻調速裝置，包括三相整流橋、直流電壓調節器、補償電容器、控制回路和六相電動機，其特征在于，采用T1與T8、T3與T10、T5與T12、T7與T2、T9與T4、T11與T6、六對兩兩同向串聯的普通晶閘管連接成六個橋臂、在橋臂的各中點依次引出c1、b2、a1、c2、b1、a2、六個輸出端而組合成六相逆變器，并用依次滯后π/3及通流2/3π電角度的六節拍方式進行觸發控制；所述的六相電動機是將其定子繞組分為Wa1與Wa2、Wb1與Wb2、Wc1與Wc2三對相同電勢相位及相同繞組匝數的六個繞組，按Wa1末端、Wb2首端、Wc1末端、Wa2首端、Wb1末端、Wc2首端的回路順序相聯成其電勢相量為正六邊形的組合接線，并從其Wa1首端引出a1開始，在六個繞組的相聯點依次引出a1、b2、c1、a2、b1、c2、六個接線端，并連接于六相逆變橋的輸出端；所述的補償電容器是c01與c02、c03與c04、c05與c06、c07與c08、c09與c10、c11與c12,12只容量相等的電力電容器，按兩兩串聯方式聯接，再對應并聯于Wa1、Wb2、Wc1、Wa2、Wb1、Wc2六個繞組分別的兩端并依次引出a3、b4、c3、a4、b3、c4六個與調節器輸入端相聯的接線端；所述的調節器是用整流二極管聯成六相整流橋，并在其直流端以正端接正極方式聯接一只可關斷電力電子器件T02。...

【技術特征摘要】
1.一種六相交流電機變頻調速裝置，包括三相整流橋、直流電壓調節器、補償電容器、控制回路和六相電動機，其特征在于，采用T1與T8、T3與T10、T5與T12、T7與T2、T9與T4、T11與T6、六對兩兩同向串聯的普通晶閘管連接成六個橋臂、在橋臂的各中點依次引出c1、b2、a1、c2、b1、a2、六個輸出端而組合成六相逆變器，并用依次滯后π/3及通流2/3π電角度的六節拍方式進行觸發控制；所述的六相電動機是將其定子繞組分為Wa1與Wa2、Wb1與Wb2、Wc1與Wc2三對相同電勢相位及相同繞組匝數的六個繞組，按Wa1末端、Wb2首端、Wc1末端、Wa2首端、Wb1末端、Wc2首端的回路順序相聯成其電勢相量為正六邊形的組合接線，并從其Wa1首端引出a1開始，在六個繞組的相聯點依次引出a1、b2、c1、a2、b1、c2、六個接線端，并連接于六相逆變橋的輸出端；所述的補償電容器是c01與c0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉建平，曹鈺，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網山西省電力公司忻州供電公司，
類型：實用新型
國別省市：