[实用新型]一种爪极式永磁同步电动机堵转保护系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电机堵转保护技术，具体涉及一种爪极式永磁同步电动机堵转保护系统。

背景技术

近年来大气环境污染日趋严重，全国重点一、二线城市均受到不同程度的影响，特别是我国北方城市进入冬季后，大规模雾霾天气频繁出现，严重影响人民日常生活，同时对身体也造成无法预估的损伤。加之全球环境温度逐渐升高，南极冰山存量正在逐步减少，海岸线缓慢上升，为此联合国多次举行环境保护会议，商议世界各国联合保护环境，其中重点工作即为减少碳排放量，积极开展新能源。中国积极响应联合国的号召，逐步开展新能源项目，停止火电等重污染发电项目建设。截止2016年，我国可再生能源装机容量占全球总量的24％，已经成为世界节能和利用新能源、可再生能源的第一大国。

光伏发电作为主要的新能源分支，截止2015年底全国光伏发电累计装机容量4318万千瓦时，成为全球最大光伏装机容量国家。为提高光伏板发电效率，增加光伏阵列接收的太阳能辐射量，需要随时调整光伏板角度，以使阳光垂直照射光伏太阳能板。爪极式永磁同步电动机作为太阳能光伏板角度实时调整驱动机构，其连续、可靠运行对光伏电站至关重要。我国西北地区，特别是沙漠地区，凭借全年日照时间长，强度高，光能富裕成为我国主要光伏电站基地。而每年沙漠、戈壁地区均发生沙尘暴天气，据多家光伏电站工作人员统计，沙尘暴天气带来的沙子等固体细粒易使光伏板传动机构发生卡塞，极易造成爪极式永磁同步电动机发生堵转而损毁电机，同时每次沙尘暴天气至少造成一个光伏电站300-400个爪极式永磁同步电动机损坏，每个爪极式永磁同步电动机300元左右，每次沙尘暴给光伏电站造成经济损失约90000-120000元，间接损失可造成发电量降低，影响光伏板工作效率，人工维护成本进一步增大。

对正常爪极式永磁同步电动机进行堵转实验，结果表明正常运行时工作电流约为98mA，转速5r/min，供电电源为单相220V电源，人为使爪极式永磁同步电动机堵转，测得电机堵转电流约为108mA。依据实验结果和市场调研，现有爪极式永磁同步电动机堵转保护存在以下问题：(1)目前市面上尚未见到成熟的爪极式永磁同步电动机堵转保护装置，以及相关技术报道；(2)由于永磁电机的特殊物理结构，使电机发生堵转时电流变化相比其他励磁型电机变化不明显，实验结果表明电机堵转较正常运行增幅为10mA左右；(3)现有电机堵转保护装置大都针对励磁型电机，因单相爪极式永磁同步电动机堵转电流较小，无法准确判别出爪极式永磁同步电动机是否发生堵转，现有电机堵转保护并不适用于单相爪极式永磁同步电动机堵转。

综上所述，设计一种爪极式永磁同步电动机堵转保护系统既可以降低光伏电站因沙尘暴导致的经济损失，延长电机使用寿命，又能维持光伏板高效发电，降低光伏板驱动机构人工维护成本，在太阳能光伏发电领域有着重要的意思。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有爪极式永磁同步电动机堵转保护系统存在的不足，提供了一种爪极式永磁同步电动机堵转保护系统，该系统既有利于提升光伏板工作效率，防止永磁同步电动机损坏，又可延长爪极式永磁同步电动机使用寿命，降低光伏电站人工维护成本。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案来实现：

一种爪极式永磁同步电动机堵转保护系统，包括采样模块、测量模块、控制模块和开关；

所述采样模块一端与爪极式永磁同步电动机绕组公共端相连，另一端连接至单相交流电源的零线，所述测量模块的两个输入端分别连接至所述采样模块两侧，所述测量模块输出端与所述控制模块输入端相连，所述控制模块输出端连接至所述开关驱动端，所述开关的一端与所述爪极式永磁同步电动机的正转或反转绕组相连，另一端连接至单相交流电源的火线；

所述采样模块用于采集爪极式永磁同步电动机工作电流，并将工作电流转换为电压输入至测量模块；

所述控制模块根据测量模块输出电压信号判断所述爪极式永磁同步电动机是否堵转；

所述开关用于爪极式永磁同步电动机堵转后，由所述控制模块驱动断开爪极式永磁同步电动机与单相交流电源的连接，防止因堵转损坏爪极式永磁同步电动机。

优选的，所述测量模块包括CS5460计量芯片U1，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，电容C1、电容C2、电容C3、电容C6、电容C7、电容C8，晶体振荡器Y1和测量输入端口P2；