專利名稱：一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動機調(diào)速裝置，特別涉及一種3相高壓大功率開關磁阻電動機 調(diào)速裝置。
背景技術：
3相開關磁阻電動機已獲得廣泛的應用，略去上電限流電路后， 一般3相開關磁 阻電動機調(diào)速裝置的主電路如圖1所示，電動機具有三個本身隔離的相繞組，分別受 三個單相半橋形式的功率逆變電路驅(qū)動，導通角為(1/3 1/2)倍轉(zhuǎn)子極距。
整個逆變電路靠三相橋式整流電源供電，電源靠電容濾波。需要的話，電容上還 并聯(lián)有限壓放電電路，該電路由功率開關和電阻串成。如果調(diào)速裝置是回饋型的，則 整流電源的二極管皆反相地并聯(lián)著功率開關，進行換相和斬波控制。
隨著調(diào)速裝置功率越來越大，需要采用高壓的3相開關磁阻電動機。對于高壓的 3相大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，根據(jù)電壓的高低，通常釆用Z個(其中Z大于或 等于2)功率單元輸出直接串聯(lián)的方式。每個功率單元中只有一個單相半橋形式的逆變 電路，驅(qū)動3相中1相，總共需要3Z個功率單元。
功率單元的電路如圖2所示，屬普通型，需要時，增設虛線示限壓放電電路。如 果回饋型功率單元，則在三相橋式整流電源的二極管上皆反相地并聯(lián)著功率開關。
3Z個功率單元的三相工作電源由一個三相變壓器的3Z組付邊多重化地提供，各 組付邊間可靠隔離，線電壓的大小相等，屬于同1相串聯(lián)的Z個功率單元者，其三相 電源的線電壓相位上均勻地錯開兀/ (3Z)電角度，并且3Z組付邊都有較大的漏感， 代替交流電抗器起濾波作用。
圖3示為Z-3時，高壓的3相開關磁阻電動機調(diào)速裝置主電路， 一共用了9個功 率單元，每一相由3個功率單元的輸出串成。9個功率單元靠三相變壓器的9組付邊 供電，9組付邊間互相隔離，線電壓大小相等，都有較大的漏感。屬于同1相串聯(lián)的3 個功率單元，其三相電源的線電壓相位上均勻地錯開Ji /9電角度。
上述直接串聯(lián)方式高壓大功率的3相開關磁阻電動機調(diào)速裝置所用的功率單元數(shù) 多，用到的功率開關，二極管等元器件也多，同時三相變壓器的付邊組數(shù)多。除了這 些缺點外，還有功率單元所處的電壓高，所以對功率單元的絕緣等級要求高，在信號 的傳遞及測試方面也帶來一定的困難。
本發(fā)明將改變功率單元的功率逆變電路，使它輸出的平均電壓從脈動電壓變?yōu)榻蛔冸妷海赯個功率單元的輸出串聯(lián)前，先經(jīng)過單相變壓器隔離，并且每個功率單元
皆驅(qū)動3相。在付出一定代價條件下，結果可以克服所存在的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述技術問題而設計的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電 動機調(diào)速裝置。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，包括一臺三相移相變壓器、 一臺高壓大功率開關磁阻電動機、Z個功率單元和3Z個單相隔離變壓器，其中Z大于 或等于2。三相移相變壓器與Z個功率單元輸入端相連，Z個功率單元輸出經(jīng)過3Z個 單相隔離變壓器后再串聯(lián)Z個3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，從而驅(qū)動高 壓大功率開關磁阻電動機。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的功率單元包括功率逆變 電路和三相整流電源兩部份，功率逆變電路為三個獨立的單相橋式逆變電路，每個單 相逆變電路控制電動機3相繞組的1相，單極性地施加斬波電壓，濾波后電流是正負 交變的，變化周期兩倍于電動機轉(zhuǎn)子凸極的極距；三相整流電源包括熔斷器、三相橋 式整流電路及濾波電容。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的三相整流電源的濾波電 容上并聯(lián)由功率開關和電阻串成的限壓放電電路。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的功率單元也可以是回饋 型功率單元，其整流電路的二極管反相地并聯(lián)在功率開關上作回饋控制。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的3Z個單相隔離變壓器 的原付邊間相互絕緣，每相配屬Z個變壓器，屬于同一相的Z個變壓器的付邊串聯(lián)， 總輸出電壓平均增大Z倍。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的三相移相變壓器付邊多 重化地向Z個功率單元提供三相工頻電源，Z組付邊間相互絕緣，輸出的線電壓大小 相等，相位上均勻地錯開n/3Z電角度，每組付邊均有漏感；代替交流電抗器起濾波 作用，付邊的連接方法是三角形、星形帶延長邊三角形或帶異相邊星形中的一種。
所述一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置的Z個功率單元間3相的 換向均勻地錯開數(shù)個斬波周期進行，3相相電壓的斬波均勻地錯開1/Z斬波周期進行。 需要的話，Z個功率單元中可關斷部份單元，讓本發(fā)明降額運行。
本發(fā)明由一臺3相高壓大功率開關磁阻電動機，Z個功率單元， 一臺三相移相變壓器和3Z個單相隔離變壓器組成、Z個功率單元和3Z個單相變壓器間各自規(guī)格相同， 可以互換。
本發(fā)明的有益效果是與直接串聯(lián)方式的電動機調(diào)速裝置比較，其功率單元數(shù)減少 了三倍，用到的功率元件數(shù)相應減少。三相移相變壓器的付邊組數(shù)減少三倍，結構大 為簡化，視在功率減少；所用功率單元都工作于一般常壓，絕緣要求不高，調(diào)試簡單 和簡便，工作可靠，容易實現(xiàn)。


圖1是一般的3相開關磁阻電動機調(diào)速裝置；
圖2是直接串聯(lián)方式時所用的普通型功率單元電路圖3是3個功率單元輸出直接串聯(lián)時的3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置； 圖4是本發(fā)明中一般所用的普通型功率單元電路圖； 圖5是本發(fā)明和原來電路中相電流的波形； 圖6是功率單元數(shù)為3時的本發(fā)明。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。
圖4示為本發(fā)明普通型功率單元電路圖，三相橋式整流采用電容濾波，其三相輸 入上接有作保護用的熔斷器，有時又可作為隔離開關。功率逆變電路共有六個推拉橋 臂，構成三個獨立的單相全橋逆變電路，隨著對角線上兩對功率開關平均地輪流導通， 輸出的驅(qū)動電流是正負交變的。虛線示為限壓放電電路，需要時設置。
本發(fā)明功率單元中，功率逆變電路為圖4示三個單相橋式逆變電路。每個單相逆
變電路輸出正負交變的平均電壓，斬波控制方式是單極性的，其相電流隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角9 變化波形如圖5的i，電流正負交變，周期為轉(zhuǎn)子凸極極距T的兩倍。而i'為圖1 原來電路相電流的脈動波形。
圖1示電路中半橋形式的單相逆變電路通常是用兩只雙單元功率開關組件制作 的，通過控制極與陰極的短接來"封死" 一對對角線上的功率開關?，F(xiàn)在不"封死"， 就可使雙單元功率幵關組件得到充分的利用。
如果在三相橋式整流電路的六個二極管上都反相地并聯(lián)功率開關，對直流母線和 三相電流間的電能回饋作換向和斬波控制，則功率單元就從普通型變?yōu)榛仞佇停仞?型者不需要設置限壓放電電路。
功率單元Z=3的本發(fā)明如圖6所示，三個功率單元的多相輸出經(jīng)過變壓器隔離后 再串，才加到電動機的相繞組上，如果單相變壓器的變比為1 : 1，電動機相繞組上的平均電壓就比原邊大3倍。整個裝置共用9個單相隔離變壓器。
3個功率單元由一臺三相移相變壓器的3組付邊提供工作三相電源，3組付邊間互 相絕緣，每組付邊所提供的線電壓大小相等，相位上均勻的錯開n/9電角度，每組付 邊皆有較大的漏感，充當交流電抗器起濾波作用，這樣一來，本發(fā)明的網(wǎng)側供電電流 的波形就比較好。
在本發(fā)明中，屬于同一相凸極的相繞組，3個功率單元可以同時進行換向，但最 好均勻地錯開數(shù)個斬波周期，3個功率單元可以同時斬波，但最好均勻地錯開1/3斬 波周期，斬波的周期和導通比同錯開前一樣。如此錯開，有利于減少電磁干擾和噪聲。
本發(fā)明Z個功率單元中，如果有的功率單元發(fā)生了故障，可以把這個功率單元關
斷，讓裝置降額運行，避免不正常停機帶來的損失。在負載較輕時，為了節(jié)電也可關 斷部份功率單元。
與直接串聯(lián)方式比較起來，本發(fā)明所用功率單元數(shù)和三相移相變壓器的付邊組數(shù) 都減少3倍，功率單元中用到的功率器件相應減少，三相變壓器的結構大為簡化，視 在功率也有所減小。除此以外，Z個功率單元皆工作在常壓狀態(tài)，絕緣等級要求一般， 調(diào)試簡便，工作可靠，很容易實現(xiàn)擴大功率。
采用本發(fā)明時，所付出的主要代價是須增加3Z個單相隔離變壓器。還有在功率逆 變電路向電動機傳輸功率過程中，可能會對相電流的波形帶來一些影響。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，包括一臺三相移相變壓器、一臺高壓大功率開關磁阻電動機、Z個功率單元和3Z個單相隔離變壓器，其中Z大于或等于2；其特征在于三相移相變壓器與Z個功率單元輸入端相連，Z個功率單元輸出經(jīng)過3Z個單相隔離變壓器后再串聯(lián)Z個3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，從而驅(qū)動高壓大功率開關磁阻電動機。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其 特征在于功率單元包括功率逆變電路和三相整流電源兩部份，功率逆變電路為三個 獨立的單相橋式逆變電路，每個單相逆變電路控制電動機3相繞組的1相，單極性地 施加斬波電壓，濾波后電流是正負交變的，變化周期兩倍于電動機轉(zhuǎn)子凸極的極距； 三相整流電源包括熔斷器、三相橋式整流電路及濾波電容。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其 特征在于三相整流電源的濾波電容上并聯(lián)由功率開關和電阻串成的限壓放電電路。
4、 根據(jù)權利要求2所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其 特征在于功率單元為回饋型功率單元，其整流電路的二極管反相地并聯(lián)在功率開關上作回饋控制。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其 特征在于3Z個單相隔離變壓器的原付邊間相互絕緣，每相配屬Z個變壓器，屬于同 一相的Z個變壓器的付邊串聯(lián)。
6、 根據(jù)權利要求1所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其特征在于三相移相變壓器付邊多重化地向Z個功率單元提供三相工頻電源，Z組付邊間相互絕緣，輸出的線電壓大小相等，相位上均勻地錯開兀/3Z電角度，每組付邊均有漏感；付邊的連接方法是三角形、星形帶延長邊三角形或帶異相邊星形中的一種。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，其 特征在于Z個功率單元間3相的換向均勻地錯開數(shù)個斬波周期進行，3相電壓的斬波 均勻地錯開1/Z斬波周期進行。
全文摘要
本發(fā)明一種新型3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，屬于電動機調(diào)速裝置領域。它包括一臺三相移相變壓器、一臺高壓大功率開關磁阻電動機、Z個功率單元和3Z個單相隔離變壓器，其中Z大于或等于2。三相移相變壓器與Z個功率單元輸入端相連，Z個功率單元輸出經(jīng)過3Z個單相隔離變壓器后再串聯(lián)Z個3相高壓大功率開關磁阻電動機調(diào)速裝置，從而驅(qū)動高壓大功率開關磁阻電動機。本發(fā)明與直接串聯(lián)方式的電動機調(diào)速裝置比較起來，其功率單元數(shù)減少了三倍，用到的功率元件數(shù)相應減少，三相移相變壓器的副邊組數(shù)減少三倍，結構大為簡化，視在功率減少；所用功率單元都工作于一般常壓，絕緣要求不高，調(diào)試簡單和簡便，工作可靠，容易實現(xiàn)。
文檔編號H02P6/08GK101499757SQ20081005748
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月2日 優(yōu)先權日2008年2月2日
發(fā)明者裘錦灼 申請人:北京中紡銳力機電有限公司