[发明专利]一种交流无刷励磁同步电机快速制动方法及其采用的系统

权利要求书

1.一种交流无刷励磁同步电机快速制动方法，其特征在于：交流无刷励磁同步电机快速制动系统包括通过电路连接的交流无刷励磁同步电机和静止励磁系统，所述静止励磁系统具有2种工作模式，分别为励磁工作模式和制动工作模式，所述的励磁工作模式是在交流无刷励磁同步电机正常运行过程中，为交流无刷励磁同步电机的主电机转子绕组提供励磁电流，所述的制动工作模式是在所述交流无刷励磁同步电机需要快速制动时，由所述静止励磁系统驱动所述交流无刷励磁同步电机的励磁机，为所述的交流无刷励磁同步电机提供制动转矩，所述静止励磁系统处于制动工作模式时，所述交流无刷励磁同步电机的主电机电源封锁输出或通过开关与所述交流无刷励磁同步电机的主电机定子绕组断开，所述静止励磁系统将所述励磁机的控制模型等效为三相交流异步电机模型，所述静止励磁系统输出频率和幅值可变的三相交流电压，为所述交流无刷励磁同步电机的励磁机定子绕组供电，使得所述励磁机运行于发电机模式，为所述交流无刷励磁同步电机提供制动力矩，实现所述交流无刷励磁同步电机的快速制动，所述静止励磁系统的主电路拓扑在有源前端整流的四象限两电平电压源型变频器拓扑和三相交流调压器拓扑中选择一种；

所述的有源前端整流的四象限两电平电压源型变频器拓扑包括三相有源前端整流单元、直流储能电容和三相2电平电压源型逆变单元，所述三相有源前端整流单元和所述三相2电平电压源型逆变单元采用全控型电力电子器件，所述交流无刷励磁同步电机正常运行过程中，所述静止励磁系统处于励磁工作模式，所述静止励磁系统将所述励磁机的控制模型等效作为旋转变压器模型进行控制，所述有源前端整流单元将三相交流电压整流为直流电压并通过所述直流储能电容滤波，所述2电平电压源型逆变单元将直流电压转化为频率固定，幅值可变的交流电压并输出，所述交流无刷励磁同步电机需要制动时，所述静止励磁系统处于制动工作模式，所述静止励磁系统将所述励磁机的控制模型等效作为三相交流异步电机模型进行控制，所述静止励磁系统输出幅值和频率连续变化的交流电压，励磁机处于发电状态，使得静止励磁系统输出端吸收能量，所述静止励磁系统的直流母线电压大于整流电压，所述有源前端整流单元处于能量回馈模式，将交流无刷励磁同步电机产生的动能转换为电能回馈至励磁电源，所述交流无刷励磁同步电机产生制动转矩；

所述的三相交流调压器拓扑中三相交流调压器每相由2只反并联的晶闸管组成，所述交流无刷励磁同步电机正常运行过程中，所述静止励磁系统处于励磁工作模式，所述静止励磁系统将所述励磁机的控制模型等效作为旋转变压器模型进行控制，调节所述晶闸管的导通角使得所述静止励磁系统输出频率固定，幅值可变的交流电压，所述交流无刷励磁同步电机需要制动时，所述静止励磁系统处于制动工作模式，所述静止励磁系统将所述励磁机的控制模型等效作为三相交流异步电机模型进行控制，调节所述晶闸管的导通角使得所述静止励磁系统输出频率分级变化且幅值连续变化的交流电压，使得所述励磁机运行于发电机模式，所述交流无刷励磁同步电机产生制动转矩。

2.根据权利要求1所述的交流无刷励磁同步电机快速制动方法，其特征在于：所述静止励磁系统处于励磁工作模式时，将所述励磁机的控制模型等效为三相变压器的一次侧和二次侧进行相对旋转运动的旋转变压器模型，所述静止励磁系统输出频率固定，幅值可变的三相交流电压，为所述交流无刷励磁同步电机的励磁机定子绕组供电，所述静止励磁系统根据当前交流无刷励磁同步电机的主电机转速和励磁电流设定值，调节所述交流无刷励磁同步电机的励磁机定子绕组的三相交流电压的幅值，从而调节所述交流无刷励磁同步电机的励磁机转子绕组的感应电压，再通过旋转整流盘将该交流感应电压变为直流电压，该直流电压作为所述交流无刷励磁同步电机的主电机转子绕组的直流电源，产生所需的励磁电流，建立了所述交流无刷励磁同步电机的主电机的转子磁场，所述交流无刷励磁同步电机的主电机定子绕组由工频或变频电源供电，驱动所述交流无刷励磁同步电机的主电机转子旋转，驱动负载运行。

3.一种权利要求1～2中任意一项所述交流无刷励磁同步电机快速制动方法采用的交流无刷励磁同步电机快速制动系统，包括通过电路连接的交流无刷励磁同步电机和静止励磁系统，所述的交流无刷励磁同步电机包括主电机和励磁机，所述主电机为同步电机，包括主电机定子、绕制于主电机定子上的主电机定子绕组、主电机转子和绕制于主电机转子上的主电机转子绕组，所述主电机定子绕组连接至主电机电源，所述主电机电源为工频或变频电源，其特征在于：所述励磁机为三相绕线式异步电机，包括励磁机定子、绕制于励磁机定子上的励磁机定子绕组、励磁机转子、绕制于励磁机转子上的励磁机转子绕组和旋转整流盘，所述静止励磁系统的输入端连接励磁电源，所述静止励磁系统的输出端连接至所述励磁机定子绕组，所述励磁电源为工频电源，所述的静止励磁系统处于励磁工作模式时，对所述励磁机的控制模型等效为三相变压器的一次侧和二次侧进行相对旋转运动的旋转变压器模型，所述静止励磁系统输出的是频率固定，幅值可变的三相交流电压，为所述主电机转子绕组提供励磁电流，所述的静止励磁系统处于制动工作模式时，所述主电机电源封锁输出或通过开关与所述主电机定子绕组断开，对所述励磁机的控制模型等效为三相交流异步电机模型，为所述的交流无刷励磁同步电机提供制动转矩，所述静止励磁系统的主电路拓扑在有源前端整流的四象限两电平电压源型变频器拓扑和三相交流调压器拓扑中选择一种；所述的有源前端整流的四象限两电平电压源型变频器拓扑包括三相有源前端整流单元、直流储能电容和三相2电平电压源型逆变单元，所述三相有源前端整流单元和所述三相2电平电压源型逆变单元采用全控型电力电子器件；所述的三相交流调压器拓扑中三相交流调压器每相由2只反并联的晶闸管组成。