專利名稱：無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種交流電動機(jī)調(diào)速控制裝置。
二背景技術(shù)：
電動機(jī)調(diào)速不僅能更好地滿足生產(chǎn)需要，而且能節(jié)約大量能源。目前，在交流電動機(jī)調(diào)速領(lǐng)域應(yīng)用較多的是變頻調(diào)速。但在高壓電動機(jī)的某些領(lǐng)域，在轉(zhuǎn)子側(cè)實(shí)施控制的串級調(diào)速仍有很大優(yōu)勢。串級調(diào)速是交流電動機(jī)傳統(tǒng)的調(diào)速方法之一，其主電路由啟動電路、三相整流電路、三相有源逆變電路和逆變變壓器等組成。在傳統(tǒng)的串級調(diào)速系統(tǒng)中，有源逆變電路常采用移相觸發(fā)控制，這種控制方式的缺點(diǎn)是功率因數(shù)低。近些年出現(xiàn)的斬波控制的串級調(diào)速使功率因數(shù)大有提高。但是，目前斬波控制的串級調(diào)速均為硬開關(guān)斬波，且均采用RC或RCD耗能型的吸收電路，存在著開關(guān)損耗大和吸收電路耗能嚴(yán)重的缺陷，特別是隨著斬波頻率的提高，這些損耗就更加明顯。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型就是解決現(xiàn)用技術(shù)中存在的上述問題，提供一種能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)斬波、耗能小的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置。
為解決上述問題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，它包括啟動電路2、整流電路3、軟開關(guān)斬波電路4、有源逆變電路5、控制檢測保護(hù)電路7、就地操作電路8、遠(yuǎn)程操作電路9、通訊接口電路10；啟動電路2、整流電路3接在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組1上；軟開關(guān)斬波電路4包括平波電抗器L1、斬波開關(guān)VS、諧振電路和輸出電容Co，平波電抗器L1的一端接整流電路3的陽極a，另一端接諧振電路的輸入端b，根據(jù)被控電動機(jī)的容量需要確定斬波開關(guān)VS由1至n只IGBT器件VS1至VSn并聯(lián)組成，即VS1至VSn的集電極和發(fā)射極分別連接在一起；斬波開關(guān)VS的發(fā)射極e極連接整流電路3的陰極k，集電極c極連接諧振電路中二極管D1的正極，諧振電路的輸出端連接輸出電容Co的1端，輸出電容Co的2端接在整流電路3的陰極k，Co的1端還連接有源逆變電路5的輸入端；諧振電路由諧振電感Lr、諧振電容Cr、緩沖電容Cb、續(xù)流二極管Do、輔助二極管D1、D2、D3組成的，諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接輔助二極管D1的正極，諧振電感Lr的另一端一路連接續(xù)流二極管Do的正極，一路連接緩沖電容Cb的一端，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路3的陽極a，也可接在整流電路3的陰極k，也可接在諧振電路的輸出端d。
本實(shí)用新型所述的軟開關(guān)斬波電路4中的諧振電路的另一種連接方式是諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接續(xù)流二極管Do的正極，第三路連接緩沖電容Cb的一端，諧振電感Lr的另一端連接輔助二極管D1的正極，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，輔助二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，輔助二極管D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路3的陽極a，也可接在整流電路3的陰極k，也可接在諧振電路的輸出端d。
本實(shí)用新型的軟開關(guān)斬波電路采用了絕緣柵雙極晶體管(IGBT)作為斬波開關(guān)，采用一組小電感、電容元件及輔助二極管作為其無源無損耗緩沖電路。這組小電感、電容在斬波開關(guān)轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生諧振并進(jìn)行能量交換，用以實(shí)現(xiàn)斬波開關(guān)的零電流導(dǎo)通和零電壓關(guān)斷，同時使續(xù)流二極管也工作在零轉(zhuǎn)換狀態(tài)下，即實(shí)現(xiàn)了無源無損耗的軟開關(guān)斬波。取消了常規(guī)的RCD吸收電路、晶閘管斬波電路和和晶閘管橋式關(guān)斷電路，使電路得以簡化，使開關(guān)損耗得以減少，裝置的性能獲得提高。斬波開關(guān)采用IGBT器件并聯(lián)設(shè)計(jì)，使大容量電機(jī)調(diào)速控制可以不受器件本身容量的限制。總之，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了無源無損耗的軟開關(guān)斬波，電路簡化，開關(guān)損耗小，裝置的性能可靠，實(shí)現(xiàn)了大容量電機(jī)調(diào)速控制不受器件本身容量的限制。
四以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型中電路2、3、4、5的一種結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實(shí)用新型中電路2、3、4、5的另一種結(jié)構(gòu)原理圖。
五具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例是由啟動電路2、整流電路3、軟開關(guān)斬波電路4、有源逆變電路5、控制檢測和保護(hù)電路7、就地操作電路8、遠(yuǎn)程操作電路9和通訊接口電路10組成的。其中1為電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、6為逆變電源。
如圖2所示，啟動電路2、整流電路3接在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組1上；啟動電路2由接觸器KM1、KM2和頻敏變阻器RF構(gòu)成；整流電路3是由二極管VZ1、VZ2、VZ3、VZ4、VZ5、VZ6，電阻R31、R32、R33、R34、R35、R36和電容C31、C32、C33、C34、C35、C36組成的常規(guī)三相橋式整流電路。軟開關(guān)斬波電路4包括平波電抗器L1、斬波開關(guān)VS、諧振電路和輸出電容Co，平波電抗器L1的一端接整流電路3的陽極a，另一端接諧振電路的輸入端b，根據(jù)被控電動機(jī)的容量需要確定斬波開關(guān)VS由1至n只IGBT器件VS1至VSn并聯(lián)組成，即VS1至VSn的集電極和發(fā)射極分別連接在一起；斬波開關(guān)VS的發(fā)射極e極連接整流電路3的陰極k，集電極c極連接諧振電路中二極管D1的正極，諧振電路的輸出端連接輸出電容Co的1端，輸出電容Co的2端接在整流電路3的陰極k，Co的1端連接有源逆變電路5的輸入端；諧振電路由諧振電感Lr、諧振電容Cr、緩沖電容Cb、續(xù)流二極管Do、輔助二極管D1、D2、D3組成的，諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接輔助二極管D1的正極，諧振電感Lr的另一端一路連接續(xù)流二極管Do的正極，一路連接緩沖電容Cb的一端，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路3的陽極a，也可接在整流電路3的陰極k，也可接在諧振電路的輸出端d。由限流電抗器L2、晶閘管VN1、VN2、VN3、VN4、VN5和VN6，電容C51、C52、C53、C54、C55和C56，電阻R51、R52、R53、R54、R55和R56組成的有源逆變電路5采用常規(guī)的晶閘管有源逆變技術(shù)，逆變電源6采用常規(guī)的逆變電源技術(shù)?？刂茩z測保護(hù)電路7、就地操作電路8、遠(yuǎn)程操作電路9、通訊接口電路10也采用常規(guī)技術(shù)和常規(guī)接線方式，控制電路由單片機(jī)、可編程控制器PLC、傳感器、檢測電路、隔離電路、取樣電路、智能保護(hù)電路、LCD顯示等電路組成以實(shí)現(xiàn)裝置的整體功能，由于是常規(guī)技術(shù)在此不再進(jìn)行詳細(xì)敘述。
如圖3所示，其電路構(gòu)成和圖2的電路構(gòu)成相同，只是其中軟開關(guān)斬波電路4中的諧振電路中諧振電感Lr的連結(jié)方式不同，其連接在諧振電路的輸入端b和輔助二極管D1的正極，這樣，續(xù)流二極管Do的正極和緩沖電容Cb的一端就直接連接在諧振電路的輸入端b。
權(quán)利要求1.一種無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，它包括啟動電路(2)、整流電路(3)、軟開關(guān)斬波電路(4)、有源逆變電路(5)、控制檢測保護(hù)電路(7)、就地操作電路(8)、遠(yuǎn)程操作電路(9)、通訊接口電路(10)；啟動電路(2)、整流電路(3)接在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組(1)上；其特征是軟開關(guān)斬波電路(4)包括平波電抗器L1、斬波開關(guān)VS、諧振電路和輸出電容Co，平波電抗器L1的一端接整流電路(3)的陽極a，另一端接諧振電路的輸入端b，根據(jù)被控電動機(jī)的容量需要確定斬波開關(guān)VS由1至n只IGBT器件VS1至VSn并聯(lián)組成，即VS1至VSn的集電極和發(fā)射極分別連接在一起；斬波開關(guān)VS的發(fā)射極e極連接整流電路(3)的陰極k，集電極c極連接諧振電路中二極管D1的正極，諧振電路的輸出端d連接輸出電容Co的1端，輸出電容Co的2端接在整流電路(3)的陰極k，輸出電容Co的1端還連接有源逆變電路(5)的輸入端；諧振電路由諧振電感Lr、諧振電容Cr、緩沖電容Cb、續(xù)流二極管Do、輔助二極管D1、D2、D3組成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接輔助二極管D1的正極，諧振電感Lr的另一端一路連接續(xù)流二極管Do的正極，一路連接緩沖電容Cb的一端，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路(3)的陽極a。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征是所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接輔助二極管D1的正極，諧振電感Lr的另一端一路連接續(xù)流二極管Do的正極，一路連接緩沖電容Cb的一端，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接所述諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路(3)的陰極k。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接輔助二極管D1的正極，諧振電感Lr的另一端一路連接續(xù)流二極管Do的正極，一路連接緩沖電容Cb的一端，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在諧振電路的輸出端d。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接續(xù)流二極管Do的正極，第三路連接緩沖電容Cb的一端，諧振電感Lr的另一端連接輔助二極管D1的正極，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，輔助二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，輔助二極管D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路(3)的陽極a。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征是所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接續(xù)流二極管Do的正極，第三路連接緩沖電容Cb的一端，諧振電感Lr的另一端連接輔助二極管D1的正極，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，輔助二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，輔助二極管D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在整流電路(3)的陰極k。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征是所述諧振電路的輸入端b一路連接諧振電感Lr的一端，另一路連接續(xù)流二極管Do的正極，第三路連接緩沖電容Cb的一端，諧振電感Lr的另一端連接輔助二極管D1的正極，續(xù)流二極管Do的負(fù)極連接到諧振電路的輸出端d，輔助二極管D1的負(fù)極一路連接輔助二極管D2的正極，一路連接諧振電容Cr的一端，輔助二極管D2的負(fù)極一路連接緩沖電容Cb的另一端，一路連接輔助二極管D3的正極，輔助二極管D3的負(fù)極接諧振電路的輸出端d，諧振電容Cr的另一端接在諧振電路的輸出端d。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無源無損耗軟開關(guān)斬波電動機(jī)調(diào)速控制裝置。它包括啟動電路2、整流電路3、軟開關(guān)斬波電路4、有源逆變電路5、控制檢測保護(hù)電路7、就地操作電路8、遠(yuǎn)程操作電路9、通訊接口電路10；軟開關(guān)斬波電路4包括平波電抗器L1、根據(jù)被控電動機(jī)的容量需要由1至n只IGBT器件VS1至VSn并聯(lián)組成的斬波開關(guān)VS，由諧振電感Lr、諧振電容Cr、緩沖電容Cb、續(xù)流二極管Do、輔助二極管D1、D2、D3組成的諧振電路和輸出電容Co。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了無源無損耗的軟開關(guān)斬波，電路簡化，開關(guān)損耗小，裝置的性能可靠，實(shí)現(xiàn)了大容量電機(jī)調(diào)速控制不受器件本身容量的限制。
文檔編號H02P27/02GK2882115SQ20052012812
公開日2007年3月21日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者葛運(yùn)周, 葛音 申請人:葛運(yùn)周