具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，包括主電路中的控制電路、不可控整流器、升壓斬波器和晶閘管逆變器，并設(shè)置接在升壓斬波器和晶閘管逆變器之間的逆變顛覆保護器和由差分放大器、Ｄ／Ａ變換器、減計數(shù)器、比較器和輸出觸發(fā)器組成的升壓斬波器電流峯值兩點式控制器。本裝置適用于普通繞線異步電動機、內(nèi)反饋繞線異步電動機和繞籠式無刷雙饋電動機，保留了現(xiàn)有斬波式串級調(diào)速裝置全部優(yōu)點，利用絕緣門基晶體管在逆變顛覆時切斷其直流主電路，實現(xiàn)了逆變顛覆保護，解決了電網(wǎng)故障損壞設(shè)備的問題。電流峰值兩點式控制不受非線性影響，誤差小，無需調(diào)整動態(tài)參數(shù)，使用簡單方便，輕載電流斷續(xù)時仍能工作。（*該技術(shù)在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及交流電動機調(diào)速控制技術(shù)，特別涉及一種具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置。
技術(shù)介紹
在交流電動機調(diào)速控制系統(tǒng)中，現(xiàn)有大功率(＞200KW)中壓(3～10KV)交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)主要分為定子側(cè)變頻調(diào)速和轉(zhuǎn)子側(cè)串級調(diào)速兩大類。定子側(cè)變頻調(diào)速在電動機定子側(cè)接中壓變頻器，通過改變定子電壓和頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。中壓變頻器容量大，為電動機額定功率PN的1.2左右，變換電壓高，需要許多電力電子器件串聯(lián)，裝置龐大、復雜、價高，可靠性受影響。轉(zhuǎn)子側(cè)串級調(diào)速在傳統(tǒng)的串級調(diào)速系統(tǒng)中，電機轉(zhuǎn)子側(cè)接不可控整流器及晶閘管逆變器，通過改變逆變器觸發(fā)移相角來改變轉(zhuǎn)子電壓，實現(xiàn)調(diào)速。轉(zhuǎn)子電壓低(一般＜1000V)，加之風機和泵類負載要求調(diào)速范圍小(一般40～50％)，調(diào)速裝置低壓(＜500V)變換電能，且容量小(0.4～0.5PN)，避免了中壓調(diào)速的困難。它的主要缺點是，逆變器的移相控制導致運行功率因數(shù)低，諧波大。近年來開發(fā)出斬波式串級調(diào)速系統(tǒng)，電機轉(zhuǎn)子側(cè)也接不可控整流器及晶閘管逆變器，但在整流器和逆變器間加入一級升壓斬波器，工作時晶閘管逆變器的觸發(fā)移相超前角β固定在最小值(30°左右)不變，直流逆變電壓固定，通過改變斬波器的占空比來改變轉(zhuǎn)子電壓，實現(xiàn)調(diào)速。和傳統(tǒng)串級調(diào)速相比，斬波式串級調(diào)速以較小功率的低壓控制設(shè)備調(diào)節(jié)全功率中壓電機轉(zhuǎn)速，功率因數(shù)提高，諧波減小。如果電機負載為風機和泵類之二次型負載，逆變器容量還可近一步減至(0.2～0.3PN)但是，通過使用發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的斬波式串級調(diào)速裝置仍然存在兩個問題●在電網(wǎng)故障，供電電壓突然大幅度降低或消失時，晶閘管逆變器將逆變顛覆，損壞設(shè)備；●在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制中，升壓斬波器的控制由速度外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)兩部分構(gòu)成，由于升壓斬波器控制特性的非線性，使得電流內(nèi)環(huán)的響應在不同轉(zhuǎn)速下不同，電流調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)整很困難。這使現(xiàn)有的斬波式串級調(diào)速裝置因為仍然存在的問題大大影響了斬波式串級調(diào)速技術(shù)的廣泛應用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是克服串級調(diào)速上述的缺陷，提供一種保護設(shè)備不受損壞并在全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都有好的電流響應、調(diào)整方便的具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置。為達到上述目的，本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，包括接在主電路中依次相連的由接觸器組成的控制電路、不可控整流器、升壓斬波器和晶閘管逆變器，還包括接在升壓斬波器和晶閘管逆變器之間的逆變顛覆保護器，逆變顛覆保護器由絕緣門基晶體管、續(xù)流二極管和用于控制絕緣門基晶體管的過流比較器組成，晶閘管逆變器輸出電流的采樣信號接至過流比較器的“-”輸入端，過流設(shè)定值接至過流比較器的“+”輸入端，過流比較器的輸出信號接至絕緣門基晶體管的控制端，絕緣門基晶體管控制晶閘管逆變器并同時將逆變顛覆信號接至控制電路的接觸器，；絕緣門基晶體管控制晶閘管逆變器并同時將逆變顛覆信號接至控制電路的接觸器，；其中，升壓斬波器設(shè)置電流峯值兩點式控制器，該控制器包括差分放大器、D/A變換器、減計數(shù)器、比較器和輸出觸發(fā)器，主電路的直流逆變電壓和整流電壓經(jīng)差分放大器輸出的電壓差信號和時鐘信號在減計數(shù)器中的計數(shù)分別接至D/A變換器，D/A變換器的輸出與電流給定信號相加后的控制信號接至比較器的“-”輸入端，整流電流信號接至比較器的“+”輸入端，比較器輸出的復位輸入信號接至輸出觸發(fā)器的“R”輸入端，減計數(shù)器產(chǎn)生的進位信號接至輸出比較器的“S”輸入端，輸出觸發(fā)器輸出端“Q”的觸發(fā)信號接至升壓斬波器的控制端。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中D/A變換器為所述減計數(shù)器(MC)的計數(shù)值與電壓差信號(UD-UDR)的乘法器。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中D/A變換器與所述比較器(CP1)之間接有由電位器構(gòu)成的分壓器，其分壓系數(shù)為T/2LDR。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中異步電動機為中壓普通繞線式異步電動機。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中異步電動機為中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動機。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中異步電動機為中壓繞籠式無刷雙饋電動機。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中電流峯值兩點式控制器替換由微處理器構(gòu)成。本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其中異步電動機的功率大于200KW，中壓為3～10KV。本技術(shù)提供的具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，其有益的技術(shù)效果是在保留現(xiàn)有斬波式串級調(diào)速裝置全部優(yōu)點的同時，利用絕緣門基晶體管的關(guān)斷能力，在晶閘管逆變器逆變顛覆時切斷其直流主電路，實現(xiàn)了逆變顛覆保護，解決了現(xiàn)有裝置存在的晶閘管逆變器在電網(wǎng)故障時損壞設(shè)備的問題。同時，由于在斬波器內(nèi)環(huán)電流控制上采用電流峯值比較實現(xiàn)兩點式控制，代替電流調(diào)節(jié)器和占空比D發(fā)生器，不受升壓斬波非線性影響，誤差小，無需調(diào)整動態(tài)參數(shù)，使用簡單方便。在輕載電流IDR斷續(xù)時，控制器仍能工作。附圖說明下面將結(jié)合實施例參照附圖對本技術(shù)進行詳細說明。圖1是本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置的電路圖一(用于中壓普通繞線式異步電動機)；圖2是本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置電路圖二(用于中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動機)；圖3是本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置電路圖三(用于中壓繞籠式無刷雙饋電動機)；圖4是本技術(shù)串級調(diào)速裝置中電流峯值兩點式控制器的電路圖；圖5是本技術(shù)串級調(diào)速裝置中電流峯值兩點式控制的第k開關(guān)周期的波形圖。具體實施方式本技術(shù)具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，參照圖1，包括接在主電路中依次相連的由接觸器K1和K2組成的控制電路、不可控整流器DR、升壓斬波器BC、逆變顛覆保護器IFP和晶閘管逆變器TI。逆變顛覆保護器IFP由絕緣門基晶體管V2、續(xù)流二極管D2和用于控制所述絕緣門基晶體管V2的過流比較器CP2組成，晶閘管逆變器TI輸出電流的采樣信號接至過流比較器CP2的“-”輸入端，過流設(shè)定值I**接至過流比較器CP2的“+”輸入端，過流比較器CP2的輸出信號接至絕緣門基晶體管V2的控制端，絕緣門基晶體管V2控制晶閘管逆變器TI并同時將逆變顛覆信號接至所述控制電路的接觸器。其中，升壓斬波器BC設(shè)置電流峯值兩點式控制器，參照圖4，該控制器包括差分放大器DA、D/A變換器、減計數(shù)器MC、比較器CP1和輸出觸發(fā)器FF，主電路的直流逆變電壓UD和整流電壓UDR經(jīng)經(jīng)差分放大器DA輸出的電壓差信號UD-UDR和時鐘信號在減計數(shù)器MC中的計數(shù)1-τ/T分別接至D/A變換器，D/A變換器的輸出ΔUc與電流給定信號I*相加后的控制信號Uc接至比較器CP1的“-”輸入端，整流電流信號IDR接至比較器CP1的“+”輸入端，比較器CP1輸出的復位輸入信號rst接至觸發(fā)器FF的“R”輸入端，減計數(shù)器MC產(chǎn)生的進位信號st接至比較器CP1的“S”輸入端，輸出觸發(fā)器FF輸出端“Q”的觸發(fā)信號接至升壓斬波器BC的控制端。下面對本實用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
具有逆變顛覆保護的中壓異步電動機斬波式串級調(diào)速裝置，包括接在主電路中依次相連的由接觸器（Ｋ↓［１］）和（Ｋ↓［２］）組成的控制電路、不可控整流器（ＤＲ）、升壓斬波器（ＢＣ）和晶閘管逆變器（ＴＩ），其特征在于：　　　　還包括接在所述升壓斬波器（ＢＣ）和所述晶閘管逆變器（ＴＩ）之間的逆變顛覆保護器（ＩＦＰ），所述逆變顛覆保護器（ＩＦＰ）由絕緣門基晶體管（Ｖ↓［２］）、續(xù)流二極管（Ｄ↓［２］）和用于控制所述絕緣門基晶體管（Ｖ↓［２］）的過流比較器（ＣＰ↓［２］）組成，所述晶閘管逆變器（ＴＩ）輸出電流的采樣信號接至所述過流比較器（ＣＰ↓［２］）的“－”輸入端，過流設(shè)定值（Ｉ↑［＊＊］）接至所述過流比較器（ＣＰ↓［２］）的“＋”輸入端，所述過流比較器（ＣＰ↓［２］）的輸出信號接至所述絕緣門基晶體管（Ｖ↓［２］）的控制端，所述絕緣門基晶體管（Ｖ↓［２］）控制晶閘管逆變器（ＴＩ）并同時將逆變顛覆信號接至所述控制電路的接觸器（Ｋ↓［１］和Ｋ↓［２］）；　　　　其中，所述升壓斬波器（ＢＣ）設(shè)置電流峯值兩點式控制器，該控制器包括差分放大器（ＤＡ）、Ｄ／Ａ變換器、減計數(shù)器（ＭＣ）、比較器（ＣＰ↓［１］）和輸出觸發(fā)器（ＦＦ），主電路的直流逆變電壓（Ｕ↓［Ｄ］）和整流電壓（Ｕ↓［ＤＲ］）經(jīng)所述差分放大器（ＤＡ）輸出的電壓差信號（Ｕ↓［Ｄ］－Ｕ↓［ＤＲ］）和時鐘信號在所述減計數(shù)器（ＭＣ）中的計數(shù)（１－τ／Ｔ）分別接至所述Ｄ／Ａ變換器，所述Ｄ／Ａ變換器的輸出（ΔＵ↓［ｃ］）與電流給定信號（Ｉ↑［＊］）相加后的控制信號（Ｕ↓［ｃ］）接至所述比較器（ＣＰ↓［１］）的“－”輸入端，整流電流信號（Ｉ↓［ＤＲ］）接至所述比較器（ＣＰ↓［１］）的“＋”輸入端，所述比較器（ＣＰ↓［１］）輸出的復位輸入信號（ｒｓｔ）接至所述輸出觸發(fā)器（ＦＦ）的“Ｒ”輸入端，所述減計數(shù)器（ＭＣ）產(chǎn)生的進位信號（ｓｔ）接至所述輸出觸發(fā)器（ＦＦ）的“Ｓ”輸入端，所述輸出觸發(fā)器（ＦＦ）輸出端“Ｑ”的觸發(fā)信號接至所述升壓斬波器（ＢＣ）的控制端。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬小亮，
申請(專利權(quán))人：北京華拿東方能源科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]