[实用新型]一种两象限运行绕线式电机转子侧单元并联分流传动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及绕线式电动机及控制装置组成的传动系统，尤其涉及对绕线式电机转子侧通过单元并联两象限运行的变频控制系统，对转子电流分流，进行定转子双励磁调节，在转子侧可输出转矩的同时在定子侧可对电网进行无功补偿。

背景技术

目前，绕线式和鼠笼式电机的调速方法大多数采用定子侧连接变频器的控制方法，简称定子变频技术。电动机定子变频技术就是将工频电源经变频装置后使其频率得以改变，再向定子三相绕组供电，从而达到改变转速的目的。定子变频装置直接承受电网电压，装置容量必须为1.1～1.2倍电机额定容量或以上。变流功率大，满负荷装置效率最高为96％，负荷下降时效率更低。当承受电网电压为高压时，一种可行的定子侧变频控制系统结构是单元串联分压结构，高压变频装置内有庞大的多重化移相变压器，结构复杂，可靠性较低，维修困难，价格高，性能价格比相对较低。在转子侧设计单元并联两象限变频控制系统，没有现成的控制算法和控制系统，转子侧单元并联无需直接承受电网电压，尤其在电网电压为高压时，仅需要提供对应于定转子匝数比的电压，而且转子单元并联变频装置容量为0.5倍电机额定容量以下。因此在同样的电机容量上，当效率相同时，转子侧单元并联变频控制系统能量损耗比在定子侧连接变频装置小。尽管定子侧电压较低，转子侧两象限变频控制系统面临的问题是，转子侧电流与定子电流也大概符合定转子匝数比的关系，即转子侧电流是定子侧电流乘以定转子匝数比，因此转子侧电流比定子侧大很多，在大功率设备上，转子侧功率器件要求耐受电流过大，也是一个要解决的问题。本实用新型申请所提供的单元并联分流方案将变频控制装置并联，可以解决上述问题。

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于电感性负荷，这些电设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，同时还吸收无功功率。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大。就功率因数而言，定子侧变频装置加电机，表现为感性负载，只能做到接近于1。如果负载很轻，功率因数会下降，这是定子侧变频器的特点。因此常用的方案是在电网中安装并联电容器无功补偿设备，提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送 的无功功率，但是这种方案需要庞大且昂贵的并联电容无功补偿设备。而另外一种可选择的方案是本专利申请所提供的方案，在转子侧进行两象限的变频控制，采用虚拟结构控制调节定子、转子的励磁，根据需要，使得在定子侧表现为容性或感性负载，在转子输出转矩做功的同时，就地补偿附近无功。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种方法以及用于实施该方法的设备以解决与绕线式电机加并联控制装置构成的传动系统关联的上述问题。本实用新型的目的是通过以独立权利要求中所陈述的内容为特征的方法和设备来实现的。在从属权利要求中公开了本实用新型的优选实施方案。

本实用新型基于以下构思:根据绕线式电动机转子多套三相绕组连接拓扑，将转子三相绕组电流经电流引出装置引出到电机外，连接至并联的二象限变频控制装置。并联的二象限变频控制装置具有相同的电路拓扑及控制算法。根据转子电流的大小，可增减转子三相绕组引出的数目，并相应地增减并联装置的数目。电机带动的设备功率较大时，转子侧电流由于匝数比的关系会出现更大电流，此时需要增加电机转子侧多套三相绕组引出线的数目，并增加并联的控制装置。当电机带动的设备功率较小时，在转子侧电流可耐受的情况下，可减少电机转子侧多套三相绕组引出线的数目，并减少并联的控制装置。每个并联的变频控制装置采用虚拟结构控制，通过调节定子与转子励磁，两象限变频调速控制，定子侧与转子侧均不向电网馈电。

每个并联的变频控制装置分别对各自的转子电流，定子电压、电流幅值和相位采用虚拟结构定转子双励磁调节内环闭环控制，并与给定转速和检测回来的转子转速求差进行虚拟结构定转子双励磁调节外环闭环控制，来修改施加在转子侧的电压。幅值和相位是通过检测转子侧的电流、定子侧的电流、电压，对电流、电压进行3/2变换求得的，转速是通过转速检测装置得到的。然后在控制系统中将检测回来的转速差、幅值、相位信号作为参考信号来使用。