[实用新型]基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及异步电机，特别涉及一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统。

背景技术

电流源变流器具有许多优良的特性，包括良好的短路保护能力、灵活可调的功率因数和较高的可靠性等，因此被广泛运用在电机驱动、系能源并网等领域。随着RB-IGBT等新型逆阻型开关的出现，电流源变流器的开关频率较以前大幅度提高，从而电流源变流器的直流电感、交流电感和交流电容等大幅度减少，这意味着电流源变流器相对于电压源变流器而言具有较快的动态响应、较少的成本和较少的体积。

目前，电流源PWM变流器大多用在全功率永磁同步电机上，用于向同步电机提供合适的工作电流、电压以及频率，也用于电机驱动。同时，很少将电流源变流用在双馈电机(异步电机)上。市场上常见的双馈电机变频调速系统使用的变流器多为晶闸管变流器或者电压源PWM变流器，其中，晶闸管变流器由于谐波大、相应慢、而且工作时需要并联无功补偿器造成布置成本增加等缺点，逐渐被市场淘汰。电压源PWM变流器则成为市场主流，然而，由于电压源变流器的拓扑结构存在限制，例如不易实现多个变流器的并联、电压穿越和故障保护等等。

因此，希望提出一种能够克服上述缺陷的新型双馈电机变频调速系统。

实用新型内容

在本实用新型中，本实用新型提供了一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统，具体包含该系统的拓扑结构、参数设计、控制方式、调制技术等内容。

为了达到上述目的,提供一种基于电流源变流器的双馈电机变频调速系统，包括三相交流电源，双馈电机以及与所述双馈电机转轴相连的机械负载，还包括：机侧变流器，网侧变流器，机侧滤波器，网侧滤波器以及直流电感器；机侧变流器和网侧变流器均是电流源型的变流器；

所述机侧变流器包括多组并联连接的开关器，每组所述开关器包括两个串联连接的逆阻型IGBT并具有集电极和发射极，每组所述开关器的集电极构成所述机侧变流器的机侧集电极，每组所述开关器的发射极构成所述机侧变流器的机侧发射极；

所述网侧变流器与所述机侧变流器结构相同且布置相反，所述网侧变流器包括多组并联连接的开关器，每组所述开关器包括两个串联连接的逆阻型 IGBT并具有集电极和发射极，每组所述开关器的集电极构成所述网侧变流器的网侧集电极，每组所述开关器的发射极构成所述网侧变流器的网侧发射极；

所述机侧变流器的机侧发射极与所述网侧变流器的网侧集电极相连并且所述直流电感器连接在所述机侧发射极和所述网侧集电极之间；所述机侧变流器的机侧集电极与所述网侧变流器的网侧发射极相连；

所述双馈电机的控制绕组与所述机侧变流器相连，所述机侧滤波器包括多个并联连接的机侧电容器并被连接在所述双馈电机的控制绕组和所述机侧变流器的输入侧之间；

所述网侧滤波器包括多个并联连接的网侧电容器和多个分别与所述网侧电容器串联连接的网侧电感器，所述网侧变流器被接入所述三相交流电源，所述网侧滤波器被连接在所述网侧变流器与所述三相交流电源之间；

所述双馈电机的功率绕组被接入所述三相交流电源。

优选的，所述机侧变流器使用定子磁链定向的矢量控制方法，用于实现对定子有功和无功的解耦控制。

优选的，所述网侧变流器使用电网电压定向的矢量控制方法，用于维持直流电流恒定。

优选的，所述系统还包括最小直流电流控制模块，所述最小直流控制模块根据I_{dc_ref}＝max{I_{m_rsc}，I_{m_gsc}}控制所述系统的直流电流，其中I_{dc_ref}为所述系统的直流电流值，I_{m_rsc}为所述机侧变流器的交流电流的幅值，I_{m_gsc}为所述网侧变流器的交流电流的幅值。

优选的，所述系统不包括三相交流电源，所述双馈电机的功率绕组、所述网侧变流器与一负载相连。

优选的，所述系统还包括：

撬棍装置，所述撬棍装置被连接于所述双馈电机的控制绕组和所述机侧滤波器之间；

斩波器装置，所述斩波器装置与所述直流电感器相并联；

并网接触器，所述并网接触器被接在所述变压器与所述双馈电机的功率绕组之间，用于接通和断开所述双馈电机与所述三相交流电源的连接。

优选的，所述网侧变流器还用于向所述三相交流电源提供无功功率。