[实用新型]大功率无刷双馈电动机变频调速系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别是涉及一种用于大功率无刷双馈电动机的控制系统。

背景技术

目前，无刷双馈电机设计及其控制系统的研究已经进行几十年，但是由于无刷双馈电动机系统模型复杂，没有现成的控制算法和控制系统，特别是对于大功率的无刷双馈电动机来说，采用的高压变频器成本高，体积大，额定容量大，能耗严重，控制系统结构复杂，操作维护困难，没有高效的控制时序与方法，这些问题都严重地阻碍了它的推广应用，所以至今在全世界还没有产业化的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率无刷双馈电动机变频调速系统，解决小功率励磁控制器控制高压大功率无刷双馈电动机无法实现全程调速的技术问题。

本发明的大功率无刷双馈电动机变频调速系统，包括大功率无刷双馈电动机的功率绕组和控制绕组，其中：还包括第一接触器、输入电源配电单元、输入开关、软启动电路、交直流整流单元、储能电容、操作与显示单元，以及由励磁控制器、逆变单元、第一电流检测单元、第二电流检测单元、电压检测单元组成的励磁控制与逆变模块，

所述功率绕组的三相输入线路串联第一接触器后连接所述输入电源配电单元的一个三相输出端，所述输入电源配电单元的另一个三相输出端通过三相线路连接所述输入开关的三相输入端，所述输入开关的三相输出端通过三相线路连接所述交直流整流单元的三相输入端，所述交直流整流单元输出端的正负直流母线顺序串联所述储能电容后，连接所述逆变单元的正负直流输入端，所述逆变单元的三相输出端通过三相线路连接所述控制绕组，所述软启动电路串联在所述交直流整流单元与所述输入开关的三相输出端间的线路上，或串联在所述交直流整流单元与储能电容之间的线路上，所述操作与显示和所述励磁控制器之间通过串行通讯方式进行数据连接；

所述励磁控制器通过所述第一电流检测单元采集所述功率绕组与第一接触器间三相线路的电流变化，通过所述第二电流检测单元采集控制绕组与所述逆变单元间三相线路的电流变化，通过所述电压检测单元采集所述输入开关与所述输入电源配电单元间三相线路的电压变化，并生成控制所述第一接触器的控制信号和生成控制所述逆变单元输出的PWM信号。

所述交直流整流单元为全桥整流单元，还包括制动单元和制动电阻，所述软启动电路串联在全桥整流单元输出端与所述储能电容之间的直流母线上，所述软启动电路和所述储能电容间的正负直流母线上并联所述制动单元，所述制动单元并联所述制动电阻。

所述交直流整流单元为PWM整流单元，还包括BOOST电抗器，在所述输入开关的三相输出端与PWM整流单元间的线路上顺序串联所述软启动电路和所述BOOST电抗器。

所述输入电源配电单元为低压电网配电单元。

所述输入电源配电单元包括高压电网配电单元和低压电网配电单元，还包括变压器，所述高压电网配电单元的一个三相输出端串联所述第一接触器，所述高压电网配电单元的另一个三相输出端与所述变压器的一次侧连接，所述变压器的二次侧连接所述低压电网配电单元的电源输入端，所述低压电网配电单元的三相输出端通过三相线路连接输入开关的三相输入端。

所述BOOST电抗器直接串联在PWM整流单元和软启动电路之间，或者与非容性元件串联在PWM整流单元和软启动电路之间。

所述软启动电路用于三相线路时采用三相软启动或两相软启动连接结构，所述软启动电路用于正负直流线路时采用两相软启动或单相软启动连接结构。

所述PWM整流单元和所述逆变单元用于通断调制电力半导体器件都可以采用可控硅整流器、门极可关断器件、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极晶体管、集成门极换流晶闸管、对称门极换流晶闸管中的一种。

本发明的大功率无刷双馈电动机变频调速系统可靠性高，在励磁控制器损坏时，控制绕组可以自动切换到工频或者自动实现控制绕组短接，相比全功率变频调速，其系统可靠性高，不需要独立软启动器，系统制造成本较低。所消耗的控制功率不大于电机最大功率30%，与全功率变频调速相比更加节能，运行成本低。既可以工作在电动运行方式，也可以工作在制动运行方式，可以从零速到额定速度的全程变频调速。本发明适用于长期运行在同步速以上的负载，同步速以下只进行加减速的大功率无刷双馈电动机，也适用于加减速频繁、或者长期在同步速以下运行的大功率无刷双馈电动机。