[发明专利]大功率复合式无级调速节能动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力系统，尤其涉及一种由无级变频调速电机与普通电机通过行星机构复合而成的大功率无级调速节能动力系统。

背景技术

工业电机动力系统是中国主要电力用户，占全部用电量的60％以上，风机、水泵、压缩机的用电量约占全国电机系统用电量的70％，约占全国用电量的46.7％。目前我国大部分中大功率风机、泵类采用机械节流方式调节，方式落后，效率低，若采用调速方式进行流量控制，能够节能约30％，节能的潜力巨大。

中大功率电机具有高电压、大电流的特点，变负荷时调速困难，启动电流大，目前，变频调速技术是被广泛认可的实现电机无级调速较有发展潜力的技术。但是在低速段电机效率低下，随着功率和电压等级的增加，变频器的价格迅速上扬，市场上大功率变频器价格昂贵，有些还得依靠进口，维修困难，维护成本高；而超大功率的变频调速电机与变频器尚无产品，制约着变频调速技术在这一领域的应用。

经过对现有技术的检索发现，张以都在文献“新型大功率软启动/无级调速传动系统研究，煤炭科学技术，2002年6月第30卷第6期”所提方案使用蜗轮蜗杆和行星差动轮系组合的传动系统，由于蜗轮蜗杆的传动比很大，辅助电机的转速就要求特别高，必须使用特制的变频调速电机，无级调速的范围较小，此外，蜗轮蜗杆的传动效率也很低。

中国专利“一种采用粘性传动的行星调速装置”(授权公告号：CN203363053U)采用液体粘性传动调速方式，调速平稳，可控性高，具有无级调速功能，可使负载在不同速度下运行以满足各种工况需求。但是该粘性传动的行星调速装置正常工作时，为了不使摩擦片打滑,必须始终向摩擦片提供能量,以保持足够的法向压力,这将消耗大量的能量，而且发热严重，调速精度不高。

由此可见，现有技术有待于进一步改进和提高。

发明内容

本发明目的是提供一种大功率或超大功率无级调速动力系统，能够解决电机的无级调速、低速段效率低、启动和制动过载电流大的问题，本系统整体传动效率较高，节能明显，成本较低，尤其对超大功率系统经济效益显著。

本发明目的可以通过下述技术方案来实现：一种大功率复合式无级调速节能动力系统，包括由计算机、系统启动模块、系统制动模块、无级调速模块、变频器构成的控制系统和由行星合成机构、大功率电机、圆柱齿轮、变频调速电机构成的机械系统，其特征在于：所述大功率电机通过联轴器和所述行星合成机构的太阳轮相连，所述变频调速电机通过联轴器和所述圆柱齿轮相连，所述圆柱齿轮和双联齿轮的外齿轮相连；所述变频调速电机通过所述圆柱齿轮控制所述双联齿轮的外齿轮的转速变化，所述大功率电机以额定转速运转，传动所述行星合成机构的太阳轮，并通过所述行星合成机构合成转速，由行星架输出。

本发明目的还可以通过另一种技术方案来实现：一种大功率复合式无级调速节能动力系统，包括由计算机、系统启动模块、系统制动模块、无级调速模块、变频器构成的控制系统和由行星合成机构、大功率电机、圆柱齿轮、变频调速电机构成的机械系统，其特征在于：所述变频调速电机通过联轴器和所述行星合成机构的太阳轮相连，所述大功率电机通过联轴器和所述圆柱齿轮相连，所述圆柱齿轮和双联齿轮的外齿轮相连；所述变频调速电机控制所述行星合成机构的太阳轮的转速变化，所述大功率电机以额定转速运转，通过所述圆柱齿轮传动所述双联齿轮的外齿轮，并通过所述行星合成机构合成转速，由行星架输出。

作为优选，在传动有冲击负载设备时，所述变频调速电机和所述行星合成机构之间装有离合器。

本发明利用2K-H行星轮系和圆柱齿轮组和的传动机构，与现有技术相比，其有益效果如下：

(1)大功率电机始终在额定转速下运转，只有小功率变频调速电动机进行无级调速，变频调速电机功率较小，变频器价格较低，系统总成本较低。

(2)利用圆柱齿轮有级传动可以选择合适的变频调速电机转速，使系统设计切实可行，传动链较短，传动效率较高。

(3)能够实现系统平滑稳定的无级调速、软启动和软停车，调速范围大，能够有效控制系统启动和停车过程中的过载电流，减小对机械和电网的冲击。

(4)大功率电机始终在高效率条件下运行，调速稳定后，大功率电机发热量小，能耗小，系统在低速段仍有较高效率，适用于重载机械和风机等无级调速范围较大的工况。

(5)本系统的组合方式可以提供一种超大功率变频调速动力源。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

图2为本发明的机械系统组成示意图。