[发明专利]无刷双馈电机的低成本启动装置

说明书

技术领域

本发明涉及无刷双馈电机技术领域，特别是涉及无刷双馈电机的低成本启动装置。

背景技术

无刷双馈电机是新型电机。无刷双馈电机从级联电机演化而来，通过两套定子绕组（分别为功率绕组P_p和控制绕组P_C）和特殊设计的转子来实现无电刷结构；通过对控制绕组P_C的变压变频控制实现无刷双馈电机变速恒频发电或变频调速电动运行。作为电动机运行时，涉及到启动问题。无刷双馈电动机的启动是指电机从转速为0上升到自然同步速N的过程。

目前无刷双馈电动机启动方式可分为同步启动和异步启动，同步启动是无刷双馈电动机两套定子绕组同时加激励源，此时电机表现出同步电机特性。具体是功率绕组P_p加工频电源激励，控制绕组P_C加变频电源激励，控制绕组P_C频率从-50Hz增加到0Hz，相应电机转速就能从0增加到N从而启动电动机。同步启动的问题在于需要全功率的变频器，这与无刷双馈电动机能够使用部分容量变频器控制的初衷相违背，所以主流的启动方式还是异步启动。

异步启动是无刷双馈电动机的功率绕组P_p加激励源，控制绕组P_c短接或配置专门启动设备，此时电机符合异步电机特性。异步启动特别是大功率无刷双馈电动机异步启动时需要解决与异步电机启动时相同的启动电流过大所带来的各种问题。为了解决启动电流过大的问题，现有技术主要采用的异步启动方法是专门配置频敏变阻器或可调电阻器启动的启动方式，但是，该方式大大增加了电机配套设备和生产运行成本。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供无刷双馈电机的低成本启动装置，该无刷双馈电机的低成本启动装置可降低成本，还可缩减电机配套设备的数量和体积。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种无刷双馈电机的低成本启动方法，电动机已接有功率绕组P_p、控制绕组P_C和变频器，变频器的直流输出侧接有三相全桥逆变电路VI，三相全桥逆变电路VI的输出端经控制绕组P_C接到电动机，本方法包括依次执行的如下步骤：

第一步：断开变频器的直流输出；

第二步:接着导通三相全桥逆变电路VI的上、下桥臂的全部开关管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6以短接控制绕组P_C。

变频器还包括三相全桥整流电路VR、接于三相全桥整流电路VR和三相全桥逆变电路VI之间的母线电容C，所述第一步具体是通过在变频器的母线电容C和三相全桥逆变电路VI之间的母线串接有母线开关K_D，进而断开母线开关K_D来断开变频器的直流输出。

在第二步之后执行第三步：给电动机的功率绕组P_p施加工频电源激励，使得电动机异步启动。

功率绕组P_p与工频电源之间设有第三开关KM3，所述第三步是通过闭合第三开关KM3将工频电源加至功率绕组P_p。

在第三步之后执行第四步：电动机启动并稳定运行后，令变频器切换到常规的电动机控制运行方式。

所述第四步的令变频器切换到常规的电动机控制运行方式的具体操作是：闭合第一开关KM1，令三相交流电源经过软启动电阻R、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR来给母线电容C充电，当直流母线电压达到预定范围后，再闭合与软启动电阻R并联的第二开关KM2，完成变频器的软启动，再令变频器为控制绕组P_C供电，进而将电动机由功率绕组P_p一组电源供电的异步运行状态转入到控制绕组P_C和功率绕组P_p两组电源同时供电的同步运行状态。

所述第四步中的令变频器为控制绕组P_C供电的具体操作是：闭合母线开关K_D，关断变频器的三相全桥逆变电路VI的全部开关管，控制变频器输出合适的频率至控制绕组P_C，该频率与电动机的实际转速相匹配。

在第四步之后执行第五步：当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出为直流，此时无刷双馈电动机就运行在自然同步速N，完成启动过程。

本发明的有益效果：