CN1028138C - 六相无回馈逆变技术 - Google Patents

Abstract

一种六相无回馈逆变技术，属电子工程技术领域。本发明主回路由斩波器、两组三相独立逆变桥和六相异步电动机组成。本发明特征在于，通过斩波器的互感电抗器线组同逆变桥相接，逆变桥十二只晶闸管中，总是有四只或两只依次、交替导通。

本发明用于异步电动机的变频调速。

Description

本发明属电子工程技术领域，具体涉及一种用于异步电机变频调整的六相无回馈逆变技术。

目前，采用电子逆变技术的交流调速方案，具有较高的效率，宽调速范围和平滑调节特性，已开始在电气传动工程技术领域，得到了较为广泛的应用，并得到了较好效果。中国专利，H02P7/63，申请号分别为88101020.0、89200379.0的“交流变频调速装置及其逆变器电路”和“经济型变频调速装置”就属其中代表。上述发明和实用新型均具有一定长处，分别在改善逆变器换相性能、减少元器件数量和造价、减少电动机谐波电流和采用会使无功电流能量回馈到电源的反馈整流器，构成了一种新的逆变方法。然而，上述发明和实用新型，均存在有无功电流能量回馈缺陷，致使逆变器最大输出交流电压和电动机负载功率得不到应有的提高，而且，电动机绕组所承受的电压不能成为近似正弦波，功率因数较低，起不到充分节能的作用。

本发明的任务，在于寻找一种能克服现有技术存在的缺陷，实现对无功电流能量不回馈方法，改善电压品质和有效节能。

本发明的具体技术方案如下：

用四只普通晶闸管T₇、T₈、T₉、T₁₀、两个具有原副边绕组的互感电抗器L₁₁、L₁₂、和L₂₁、L₂₂、两只二级管D₃、D₄和两电容器C₂、C₃组成斩波器;由十二只普通晶闸管T₁₁～T₁₆、T₂₁～T₂₆，构成两组三相独立逆变桥。斩波器和逆变桥的联接关系如图1所示，图1为逆变主回路线路图。在斩波器和逆变桥的相互配合下，形成对六相异步电机换流间隔平均为30°的各晶闸管导通（90+δ）°逆变过程。本发明所使用的六相异步电动机，是利用普通三相异步电机机体，以六角形接线方式设计而成，设计的基本原则是保证原匝电势不变，绕组节距变为全节距，使整体绕组电势向量趋于圆形。本发明具体工作过程是这样：当晶闸管T₇、T₉导通，电容C₂则充电，其极性为左“一”右“+”。在触发导通T₈、T₁₀晶闸管时、二倍直流电压值反向加在互感电抗L₂₁的原边绕组，并作用于左边逆变桥的共阴极点，同时，互感电抗器副边绕组L₂₂相应感应出二倍电压，且作用于右边逆变桥的共阳极点。再经60°间隔触发导通T₇、T₉时，由互感电抗器L₁₁和L₁₂的原副绕组，将反向关断电压作用于左边逆变桥的共阳极点和右边逆变桥共阴极点，以此反向电压关断相应的晶闸管。六相逆变桥的触发脉冲依次间隔60，导通（90+δ）°，同斩波器关断作用相配合，构成十二个间隔平均为30°的导通阶段，在这阶段，各晶闸管导通顺序为：T₁₁、T₂₆、T₁₆、T₂₁→T₁₁、T₂₁→T₁₁、T₂₂、T₂₁、T₁₂→T₂₂、T₁₂→T₁₃、T₂₂、T₁₂、T₂₃→T₁₃、T₂₃→T₂₄、T₁₃、T₂₃、T₁₄→T₂₄、T₁₄→T₁₅、T₂₄、T₁₄、T₂₅→T₁₅、T₂₅→T₂₆、T₁₅、T₂₅、T₁₆→T₂₆、T₁₆→T₁₁、T₂₆、T₁₆、T₂₁。从晶闸管导通顺序看，有着明显的规律，遵循着四、二、四、二的现象，也就是说，当四只晶闸管导通过后，是二只晶闸管导通;二只晶闸管导通过后，则又一定是四只晶闸管处于导通。两组逆变桥的十二只晶闸管，在任何时刻至少有两只晶闸管处于导通状态，使异步电机在换流过程中能得到持续的电压。从而，晶闸管导通时间大于90°时，绕组的漏感电势在换流时形成正负抵消。使得电机绕组中开不成回馈的条件。

在T₁₁、T₂₆、T₁₆、T₂₁和T₇、T₉导通时，正向电压加在六相电动机的a-c′-b与b′-c-a′两绕组支路上，使得两支路上电流数值相近。

当晶闸管T₁₁、T₂₁导通（30+δ）°、晶闸管T₂₆、T₁₆导通（90+δ）°时，触发T₈、T₁₀导通，从而T₇、T₉被关断，电容器C₁反向充电。在此瞬间，L₂₁因C₂上突加二倍直流电压，则阻塞左逆变桥下桥臂T₁₆，L₂₂也因感应有近于二倍的电压，阻塞右逆变桥上桥臂T₂₆，使T₁₆和T₂₆立刻关断，异步电机a和a′端由T₁₁、T₁₂两只晶闸管单路供电。此时，异步电机绕组b′-a′间电流变小，漏感电势方向由b′指向a′端;在a-b′段绕组，电流由小向大变化，漏感电势方向由b′指向a端。当选用合适的导通角增量δ，上述两段绕组漏感电势可趋于抵消。同样，在a-b段和b-a′段，绕组漏感电势也趋于正负相消。由于异步电机a、a′端保持有电压作用，沿绕组两支路仍有数值略有减少的电流流过、使整体绕组感应电势连续进行相位转移。两只互感电抗原副绕组，一方面同斩波器相配合，完成对应的关断作用，另一方面又因本身特性，使流过的电流不会突变，对换流起着有益的辅助作用，形成使无功电流能量不回馈的内、外部条件。

当晶闸管T₂₂、T₂₁导通瞬间，绕组a-c′段电流向小的方向变化，这时，漏感电势的方向则由a指向c′端，在c′-b段绕组电流由小向大变化，则漏感电势从b指向c′端。上述两段绕组的串联关系，仍会使正负电势趋于抵消。在另一绕组支路，漏感电势同理趋于抵消。绕组整体感应电势随着切换过程的连续进行而发生相位变化，换流过程前的磁场能量被换流后的磁场所利用。由上可见，六相逆变技术，通过逆变桥十二只晶闸管中有“四、二、四、二”只依次交替导通，保证了电机绕组中感应电势的连续存在和换流过程无功电流能量不回馈。

本发明有一实施例：

斩波器选用四只均为KP-300A、1200V晶闸管，两组相对独立的三相逆变桥，选用十二只KP-200A、1200V晶闸管;硅元件选用四只2P-220A、1200V;选用两个自制0.6mH、100A电抗器;C₁、C₃电容器选用800μF、600V电解电容器;电容器C₂选用200μF、1200V的绝缘膜电容。

本发明附图2为4极36槽异步电机改制成六角形接线的槽电势向量图。

本发明有积极效果：

1、克服了逆变过程中滞后的无功电流能量回馈缺陷，实现了六相十二脉动无回馈逆变过程。

2、提高了逆变效率，使逆变桥最大输出交流电压和异步电机负载功率，均有所改善。

3、能使异步电机绕组上电压近似于正弦波，使用直流斩波器调压时，变频装置的功率因数可近于1.0。

4、本发明可大幅度减少能耗、节约电能，具有重要的实际意义。

Claims (4)

1、一种六相无回馈逆变技术，其主回路包括斩波器(1)、两组三相独立逆变桥(2)、六角形接线方法异步电动机，本发明特征在于，斩波器(1)由四只普通晶闸管T₇、T₈、T₉、T₁₀、两个电容器C₂、C₃和两个有原副边绕组互感电抗器L₁₁、L₁₂、L₂₁、L₂₂构成；两组三相独立逆变桥由十二只普通晶闸管T₁₁-T₁₆、T₂₁-T₂₆形成；六相异步电动机由普通三相异步电动机改制而成。

2、如权利要求1所述的六相无回馈逆变技术，其特征在于，斩波器通过它的互感电抗器原副边绕组和两组逆变桥相接。

3、如权利要求1所述的六相无回馈逆变技术，其特征在于，逆变桥的十二只普通晶闸管中，总是有四只或两只依次、交替导通。

4、如权利要求1所述的六相无回馈逆变技术，其特征在于，六相异步电动机绕组采用六角形接法。

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