交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法，通過第一逆變單元和第二逆變單元調(diào)節(jié)第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及電機(jī)調(diào)速技術(shù)，尤其涉及一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在國民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中廣泛的使用著以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)的電氣傳動(dòng)裝置，如交通運(yùn)輸、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防航天等各個(gè)方面。電氣傳動(dòng)裝置的廣泛應(yīng)用既提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，又減輕了勞動(dòng)人民的工作強(qiáng)度。采用交流電機(jī)進(jìn)行可調(diào)速電氣傳動(dòng)，不僅實(shí)現(xiàn)了較寬的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍，較高的控制精度，較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等特點(diǎn)，而且還克服了直流電機(jī)容量小、維護(hù)困難、換向存在火花等缺點(diǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)異步電機(jī)等效電路的參數(shù)不變時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，用改變定子外加電壓來改變機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)用方便、成本低廉、可靠性高、調(diào)速平滑等優(yōu)點(diǎn)。采用三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)定子相電壓有效值時(shí)，電機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率sm和同步轉(zhuǎn)速n1都是恒定不變的，使電機(jī)在恒定負(fù)載下的調(diào)速范圍只能在0～sm之間，調(diào)速范圍較窄，不夠?qū)拸V。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及方法，通過調(diào)節(jié)第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，能夠在第一電機(jī)和第二電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，任意調(diào)節(jié)第一電機(jī)和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍寬廣。本專利技術(shù)第一方面提供一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括：整流單元、第一逆變單元、第二逆變單元、第一電機(jī)和第二電機(jī)；整流單元分別與第一逆變單元和第二逆變單元連接，第一逆變單元和第一電機(jī)連接，第二逆變單元和第二電機(jī)連接，第一電機(jī)和第二電機(jī)同軸連接；整流單元用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至第一逆變單元和第二逆變單元；第一逆變單元用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，第二逆變單元用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)的第二交流驅(qū)動(dòng)電源，第一交流驅(qū)動(dòng)電源和第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同，第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，通過調(diào)節(jié)第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|。本專利技術(shù)第二方面提供一種交流變頻調(diào)速方法，應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，交流變頻調(diào)速系統(tǒng)包括：整流單元、第一逆變單元、第二逆變單元、第一電機(jī)和第二電機(jī)；整流單元分別與第一逆變單元和第二逆變單元連接，第一逆變單元和第一電機(jī)連接，第二逆變單元和第二電機(jī)連接，第一電機(jī)和第二電機(jī)同軸連接；整流單元用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至第一逆變單元和第二逆變單元，第一逆變單元用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，第二逆變單元用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)的第二交流驅(qū)動(dòng)電源；交流變頻調(diào)速方法包括：將交流驅(qū)動(dòng)電源輸入至整流單元，以使整流單元將交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至第一逆變單元和第二逆變單元；通過調(diào)節(jié)第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|，第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，ns1＝60f1/p1，ns2＝60f2/p2，第一交流驅(qū)動(dòng)電源和第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本專利技術(shù)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速控制原理圖；圖3為本專利技術(shù)的交流變頻調(diào)速方法的流程圖。附圖標(biāo)記說明：1：整流單元；2：第一逆變單元；3：第二逆變單元；4：第一電機(jī)；5：第二電機(jī)；6：直流濾波單元；7：聯(lián)軸器。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。現(xiàn)有的交流調(diào)速系統(tǒng)中，用改變異步電機(jī)定子電壓來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)稱為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，這種調(diào)速系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)用方便、成本低廉、可靠性高、調(diào)速平滑等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te表達(dá)式為：式中，np為定子繞組極對(duì)數(shù)；U1為定子相電壓有效值；f1為定子電壓頻率；r1為定子每相繞組內(nèi)阻；X1為定子每相漏電抗；r′2和X'20為轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)的每相電阻和每相漏電抗；s為轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率表達(dá)式為：式中,n1為電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，n為電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，在其他參數(shù)恒定的情況下電磁轉(zhuǎn)矩Te與定子相電壓有效值U1的平方成正比。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定的情況下，定子相電壓有效值U1的變化引起電機(jī)轉(zhuǎn)差率s的變化，而同步轉(zhuǎn)速n1未變，則電機(jī)轉(zhuǎn)速n發(fā)生變化。實(shí)施例一圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例一的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，本實(shí)施例的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括：整流單元1、第一逆變單元2、第二逆變單元3、第一電機(jī)4和第二電機(jī)5；整流單元1分別與第一逆變單元2和第二逆變單元3連接，第一逆變單元2和第一電機(jī)4連接，第二逆變單元2和第二電機(jī)5連接，第一電機(jī)4和第二電機(jī)5同軸連接；整流單元1用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至第一逆變單元2和第二逆變單元3；第一逆變單元2用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)4的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，第二逆變單元3用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)5的第二交流驅(qū)動(dòng)電源，第一交流驅(qū)動(dòng)電源和第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同，第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，通過調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|。具體地，整流單元1主要由IGBT和二極管組成，用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至第一逆變單元2和第二逆變單元3。第一逆變單元2主要由IGBT和二極管組成，用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)4的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，第二逆變單元3主要由IGBT和二極管組成，用于將直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)5的第二交流驅(qū)動(dòng)電源，其中，第一交流驅(qū)動(dòng)電源和第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同，第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，通過調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例一的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速控制原理圖。下面結(jié)合圖2，具體說明本專利技術(shù)實(shí)施例一的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速控制原理。啟動(dòng)第一電機(jī)和第二電機(jī)，通過第一逆變單元及第二逆變單元分別調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)的第本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，包括：整流單元、第一逆變單元、第二逆變單元、第一電機(jī)和第二電機(jī)；所述整流單元分別與所述第一逆變單元和所述第二逆變單元連接，所述第一逆變單元和所述第一電機(jī)連接，所述第二逆變單元和所述第二電機(jī)連接，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)同軸連接；所述整流單元用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至所述第一逆變單元和所述第二逆變單元；所述第一逆變單元用于將所述直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)所述第一電機(jī)的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，所述第二逆變單元用于將所述直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)所述第二電機(jī)的第二交流驅(qū)動(dòng)電源，所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同，所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f

【技術(shù)特征摘要】
1.一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，包括：整流單元、第一逆變單元、第二逆變單元、第一電機(jī)和第二電機(jī)；所述整流單元分別與所述第一逆變單元和所述第二逆變單元連接，所述第一逆變單元和所述第一電機(jī)連接，所述第二逆變單元和所述第二電機(jī)連接，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)同軸連接；所述整流單元用于將輸入的交流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為直流驅(qū)動(dòng)電源并分別輸入至所述第一逆變單元和所述第二逆變單元；所述第一逆變單元用于將所述直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)所述第一電機(jī)的第一交流驅(qū)動(dòng)電源，所述第二逆變單元用于將所述直流驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)所述第二電機(jī)的第二交流驅(qū)動(dòng)電源，所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電相序相同，所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，通過調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率來調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1和/或所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源和/或所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率，包括：通過所述第一逆變單元調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，以調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)的和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|，或者，通過所述第二逆變單元調(diào)節(jié)所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，以調(diào)節(jié)所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)的和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|，或者，通過所述第一逆變單元調(diào)節(jié)所述第一交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f1，以調(diào)節(jié)所述第一電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns1，通過所述第二逆變單元調(diào)節(jié)所述第二交流驅(qū)動(dòng)電源的供電頻率為f2，以調(diào)節(jié)所述第二電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns2，從而調(diào)節(jié)第一電機(jī)的和第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，|ns1-n|＝|n-ns2|。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述整流單元與所述第一逆變單元和所述第二逆變單元之間還包括直流濾波單元，所述直流濾波單元用于濾除所述直流供電電源中的交流分量。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述第一逆變單元和所述第二逆變單元之間直流共母線連接；當(dāng)所述第一電機(jī)處于供電狀態(tài)時(shí)，所述第二電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，所述第二電機(jī)產(chǎn)生的電能通過所述第二逆變單元和所述直流母線輸送至所述第一逆變單元；當(dāng)所述第二電機(jī)處于供電狀態(tài)時(shí)，所述第一電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，所述第一電機(jī)產(chǎn)生的電能通過所述第一逆變單元和所述直流母線輸送至所述第二逆變單元。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)通過聯(lián)軸器同軸連接。6.一種交流變頻調(diào)速方法，其特征在于，應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，所述交流變頻調(diào)速系統(tǒng)包括：整流單元、第一逆變單元、第二逆變單元、第一電機(jī)和第二電機(jī)；所述整流單元分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周鵬，耿輝，王乃福，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21