[发明专利]串级调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种串级调速装置。

背景技术

我国是一个电力资源非常短缺的国家，节能作为一项重要的技术政策，对国民经济的发展具有深远的影响。风机和水泵在国民经济各部门中应用的数量众多，分布面极广，耗电量巨大。据统计，全国风机和水泵的耗电量占到整个工业用电量的40％以上，而风机、水泵一般在运行中都要进行负荷调节，相应的流量也要跟踪调节。传统的调节方法是调节入口或出口的阀门开度，使得风机、水泵用电量的30％-40％消耗在调节阀门及管网压降上，这是一种效益差、能耗大、设备损坏快、维修量大、运行费用高的落后办法，不仅造成了电能的巨大浪费，而且与经济运行标准也有相当大的差距。如果对风机、水泵进行调速，则可以取得很好的节能效果，提高经济效益。目前比较有发展前景的高压大功率调速技术应该是串级调速技术和高压变频技术，其中串级调速技术是从电机转子侧来实现调速，而高压变频调速技术是直接从定子侧来调速，两者各有千秋。但是对于那些调速性能要求不高，调速范围不宽的高压大功率风机、水泵，串级调速是一种比较经济可行的调速方案。然而传统的串级调速系统存在功率因数低、谐波含量大等缺点，并且目前工业现场使用的斩波串级调速系统的斩波器大多采用开环控制，其动态性能不好。而在采取闭环控制的方案中，有的速度反馈信号采用磁感应接近开关获取，一旦环境或电机发生震动，就容易出现丢脉冲的现象，从而无法实现双闭环控制。也有采用间接方法得到速度信号的案例，但是其计算量非常大，需要花费大量的DSP控制器的运算时间，无法满足快速检测的要求，所有这些都影响了串级调速装置在风机、泵类等负载调速场合的推广应用。

目前关于串级调速装置中涉及电机速度检测的已公开的专利技术大致有以下几类：

(1)开环控制型：这种类型的串级调速装置的主电路虽然也带有斩波环节，但是其不足是采用开环控制，容易发生过流保护，且斩波环节不是采用移相控制，直流电流脉动大。如专利02260070所公开的内反馈式高频斩波交流调速装置。

(2)闭环控制型：这种类型的串级调速装置的主电路斩波器采用闭环控制，但是由于其速度获取是通过磁感应接近开关，容易受到环境及电机振动的影响，经常发生丢脉冲现象，从而无法实现双闭环控制，降低了系统的可靠性。如专利200710122573所公开的IGBT逆变器中压电动机斩波式双DSP数字调速系统。

(3)速度间接获取型：这种类型装置中电机速度的取得不是通过接近开关，而是通过计算斩波电抗器两端的电压间接得到，其不足之处是要根据斩波器在不同状态时来计算，运算量非常大，不利于双闭环控制的快速性。如专利200820060424.7所公开的无速度传感器的中压电动机转差率控制数字智能调速装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种系统稳定性较好的串级调速装置。

为解决上述技术问题，本发明的串级调速装置：

包括主电路、控制电路和电流过零点检测电路；

电流过零点检测电路包括转子电流采样电路、过零点产生电路；

转子电流采样电路，连接于主电路的绕线电机转子和过零点产生电路之间，用于检测绕线电机转子的每相电流；

过零点产生电路，连接于转子电流采样电路和控制电路之间，用于根据所检测到的电流产生脉冲信号；

控制电路的DSP处理器根据接收到的脉冲信号，得出绕线电机速度。

本发明的串级调速装置由于采用电流过零点检测电路和DSP处理器来获得绕线电机速度，用于双闭环控制算法中外环的速度反馈信号，实现正常的调速节能控制。因本发明中的串级调速装置采用的电流过零点检测电路为通过转子电流间接得到绕线电机速度信号，从而不受环境、机械振动等因素影响，因此具有测量快速、准确的特点，增加了系统的稳定性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的串级调速装置的结构示意框图；

图2为本发明的串级调速装置一具体实例电路图；

图3为本发明中的一具体的转子电流采样电路图；

图4为本发明的装置中霍尔器件检测到的电流波形图；

图5为本发明的装置中滤波器输出的电流波形图；

图6为本发明的装置中一具体的过零点产生电路和倍频电路；

图7a为本发明的过零点方波脉冲信号示意图，图7b为单稳态窄波脉冲信号示意图，图7c为倍频后的脉冲信号；

图8为本发明的电流过零点检测电路的示意框图。

具体实施方式