[发明专利]用开关元件实现交流负载连续调压并保持正弦波型的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种对电动机或照明电光源等交流负载连续调压的方法，尤其是用可关断开关元件实现的可基本保持正弦交流电源的电压电流为正弦波型的连续调压的方法。

背景技术

目前，公知的笼式电动机或照明电光源等交流负载用开关元件实现的调压基本有两种方法，一种是相控方法，即在交流电源和电机定子绕组或照明电光源等交流负载之间串入开关元件，通过控制开关元件的导通角即可实现对电机定子绕组或照明电光源等交流负载调压；另一种是斩波控制方法，在交流电源和电机定子绕组或照明电光源等交流负载之间串入可关断开关元件，在所串入开关元件和所述交流负载之间，再在每两根导线之间接入另外的可关断开关元件，对所串入可关断开关元件用PWM技术控制其导通占空比，当所串入开关元件导通时接在导线之间的开关元件关断，当所串入开关元件关断时接在导线之间的开关元件导通续流。相控方法的缺点是交流电流中存在大量谐波，对电源和电动机或照明电光源等交流负载都十分不利；斩波控制方法的缺点是导线之间需多用三组可关断开关元件，当所串入开关元件关断时电源侧电感仍无法续流，即对电源造成冲击，电源侧电流中也存在谐波。绕线式交流电动机调速方法较多，如在转子绕组上串联电阻，串级调速等，串联电阻损耗大，串级调速电路复杂，对转子绕组电流整流或对电源电流整流都会出现大量谐波，最终归结为对电源电流造成大量谐波。

发明内容

为了克服现有交流笼型电动机或照明电光源等交流负载相控或斩波调压、绕线式交流电动机串级调压都严重破坏电源和负载电流正弦波型的不足，本发明提出一种用可关断开关元件并采用PWM控制技术控制，即可对负载连续调压又可基本保持电源侧电压电流为正弦波型的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是

在交流笼式或绕线式电动机每相定子绕组前端或后端，或在绕线式交流电动机每相转子绕组引出端，或在照明电光源等其它交流负载每相前端或后端，或在变压器每相一次或二次绕组上，串联由一个双向可关断开关元件，或两个反向并联的单向可关断开关元件，在所串入可关断开关元件上再并联由电容、压敏元件等组成的续流元件；对所串入可关断开关元件采用PWM技术控制其通断；当开关元件关断时，原通过开关元件的电流从续流元件中通过，以此保持交流线路上的电流整体上基本保持为正弦波形；改变PWM脉宽宽度，就可改变各种交流负载上的电压，或改变变压器的输出电压；连续改变PWM脉宽宽度，就可连续改变各种交流负载上的电压，或连续改变变压器的输出电压；对于有电感的交流负载，在所接入一个双向可关断开关元件或两个反向并联的单向可关断开关元件上再串联小电容，还可因电容和电感的串联补偿实现负载电压高于电源电压并连续调压。

本发明的有益效果是，即可方便实现对交流笼型电动机、绕线电动机或照明电光源等其它交流负载大范围连续调压，也可使所述各种交流负载或电源的电流接近完全的正弦波型，开关元件关断时对各种交流负载和电源基本无冲击；当电动机等负载因铁芯非线性磁化使交流电流波形产生畸变时，可以靠对一个交流周期中相应控制不同位置的PWM脉宽宽度使加在电动机定子绕组上的电压发生相反的畸变，使交流电流波形发生相反的畸变从而恢复电流的正弦波型；以交流电动机定子电流为检测参数控制PWM的占空比，可当电动机负载变化时为电动机提供使其电流达到最小的电压，达到最佳节电目的；按设定启动过程或按定子电流控制交流电动机启动过程，可实现性能优良的软启动，并可将软启动和运行电压控制集于一身；可不用变压器实现负载电压高于电源电压并连续升压。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第1个实施例原理图；

图2是本发明的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第2个实施例原理图；

图3是本发明的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组星点处连续调压第3个实施例原理图；

图4是本发明的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子三角形连接定子绕组连接部连续调压第4个实施例原理图；

图5是本发明的将开关和续流元件设在定子星形连接三相交流绕线式电动机转子绕组星点处连续调压第5个实施例原理图；

图6是本发明的将开关和续流元件设在定子三角形连接三相交流绕线式电动机转子绕组星点处连续调压第6个实施例原理图；

图7是本发明的将开关和续流元件设在三相交流笼式电动机定子星形连接定子绕组和电源之间连续调压第7个实施例原理图；