[发明专利]多相电机及无谐波变频调速装置

说明书

本发明涉及一种由变压器1、四象限全控整流桥2、电感3、电容4、逆变功率单元5、全控整流控制器6、逆变驱动单元7、多相电机8、故障检测单元9、多相电机变频调速控制器10、上位控制机11、光纤通讯单元12、电源13及通风和散热系统14连接组成了多相电机及无谐波变频调速装置。其技术特征是无电网污染，宽功率范围、低电压，可四象限运行的多相电机及无谐波变频调速装置，它实现了多相变频调速电气传动，采用统一电压调制控制，实现多相系统的闭环控制，它适用于冶金、高速列车、矿山提升、大型电梯、舰船动力、电动机车的电力拖动，应用范围广，可靠性高。

现有的技术为实现大功率变频调速，受到三相电网的限制，采用的是高压变频调速器，目前工业上普遍使用的交交变频器，由于功率器件耐压水平低而只能采用功率器件串联方式来满足高电压的要求，而且存在均压困难，网侧谐波大问题，现有大功率变频调速器，在一相或几项退出运行时，只能停机，从而可靠性较低。

本发明的目的是摆脱三相电网的限制，用普通耐压水平的功率器件实现宽功率范围变频调速器，本发明可实现电网、电机双边无谐波，而且在一相或几相退出运行时，系统不需停机，只降载运行即可，因而提高了系统的可靠性。

本发明的任务是以如下方式完成的，一种由变压器1、四象限全控整流桥2、电感3、电容4、逆变功率单元5、全控整流控制器6、逆变驱动单元7、多相电机8、故障检测单元9、多相电机变频调速控制器10、上位控制机11、光纤通讯单元12、电源13连接组成的多相电机及无谐波变频调速装置。通风和散热系统14为整个系统提供通风及散热。其特征是由变压器1、原边与三相电网连接，其副边与四象限全控整流桥2的输入端连接，四象限全控整流桥2的输出端正电位连接电感3的一端，电感3的另一端与电容4的正极连接，并与逆变功率单元5的输入端正极连接，四象限全控整流桥2的输出端负电位与电容5的负极连接并与逆变功率单元5的输入端负极连接，逆变功率单元5输出端与多相电机8定子绕组的接线端子分别依次连接。全控整流控制器6的输出控制信号与四象限全控整流桥2连接，逆变驱动单元7与逆变功率单元5连接，全控整流控制器6逆变驱动单元7分别与故障检测单元9连接，故障检测单元9与上位控制机11和多相电机变频调速控制器10分别连接，多相电机变频调速控制器10与上位控制机11和光纤通讯单元12分别双向连接，电源13与多相电机变频调速控制器10，全控整流控制器6，逆变驱动单元7，故障检测单元9，上位控制机11，光纤通调单元12分别连接(供电)，光纤通讯单元12与逆变驱动单元7连接，每绕组中充电容4正电位互相连接，通风散热系统14为整个系统提供通风散热。

变压器1、全控整流控制器6、逆变驱动单元7、故障检测单元9、多相电机变频调速控制器10、上位控制机11、光纤通讯单元12、电源13是利用现有技术设计。本发明所述多相电机及无谐波变频调速装置具有以下特征：

1、系统功率等级不大时，如600KW时变压器1可略去，四象限全控整流桥2可直接与电网连接。

2、系统功率等级较大时，采用均压变压器，变压器的副边根据系统功率等级可采用1组、2组或更多组的三相绕组，本发明可在系统功率等级较大时，变压器1副边可设置2组以上的三相绕组。每一个四象限全控整流桥2由一独立的全控整流控制器6控制。

3、根据系统功率等级不同，可采用1个、2个或更多的逆变功率单元5，其输入端通过电感器2、电容3与四象限全控整流桥2连接，构成双边无谐波脉宽调制(PWM)四象限运行变频调速系统，其输出端依次与多相电机接线端子连接。

4、多相电机相数由其定子绕组数目定义，本发明所述多相电机为交流同步或交流异步电机，其绕组形式为360/m或360/m×2相带，m为电机相数，本发明设置绕组相数3个以上(即m＞3)。

5、每一个逆变功率单元5的控制信号由多相电机变频调速控制器10发出后，经光纤通讯单元12送至逆变驱动单元7，由其控制逆变功率单元5、功率单元5根据功率等级的不同，可以由二路以上半桥构成。

6、全控整流控制器6、逆变驱动单元7的故障信号经故障检测单元9检测，并送至上位控制机11处理。

7、系统与外部的联系通过上位控制机11实现，上位控制机11将系统工作指令送达多相电机变频调速控制器10，并鉴别来自检测单元9的故障之类别控制系统的启停。上位控制机11同时负责显示系统的运行状况。