CN105322840B - 可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，包括三相交流电网、无刷双馈电机及与该无刷双馈电机转轴相连的机械负载、第一三相全控型PWM变流器、第二三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器、四个交流开关、直流开关和直流母线电容以及一主控制器。本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统的有益效果是：通过采用三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器、交流开关和直流开关构成的具有冗余结构的变流装置，实现了无刷双馈电机调速系统的高可靠性运行并具有显著的成本优势，有助于推动无刷双馈电机调速系统在中高压交流调速领域的应用。

Description

可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统

技术领域

本发明涉及无刷双馈电机调速系统，特别涉及一种可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统。

背景技术

由于无刷双馈电机不存在电刷和滑环的维护问题，使得其工作寿命远比与其配套的三相全控型PWM变流器工作寿命长。但是，一旦变流器中某一功率器件发生故障，系统必然发生突发性停机，将导致巨大的经济损失，很难实现调速系统的高可靠性运行。

目前，采用4个三相PWM整流器构成冗余型四象限无刷双馈电机调速系统，相对提高了可靠性，但是在成本上有显著的增加，这不利于推动无刷双馈电机调速系统在中高压交流调速领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，通过采用三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器、交流开关和直流开关构成的具有冗余结构的变流装置，实现无刷双馈电机调速系统的高可靠性运行并具有显著的成本优势，有助于推动无刷双馈电机调速系统在中高压交流调速领域的应用。

为达到上述目的，本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，包括三相交流电网、无刷双馈电机及与该无刷双馈电机转轴相连的机械负载、第一三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器和直流母线电容以及一主控制器，其中：无刷双馈电机的功率绕组和三相变压器的原边分别与三相交流电网相连，三相变压器的副边与三相不可控整流器的交流侧相连，三相不可控整流器的直流侧与第一三相全控型PWM变流器的直流侧相连，直流母线电容与第一三相全控型PWM变流器的直流侧并联，第一三相全控型PWM变流器与主控制器相连；还包括第二三相全控型PWM变流器、四个交流开关和直流开关，其中：第一交流开关的输出侧和第二交流开关的输出侧分别与所述无刷双馈电机的控制绕组相连，所述第一交流开关的输入侧与所述第一三相全控型PWM变流器的交流侧相连，所述第二交流开关的输入侧与所述第二三相全控型PWM变流器的交流侧相连，第二三相全控型PWM变流器的直流侧与直流母线电容并联；直流开关的输入侧与三相不可控整流器的直流侧相连，直流开关的输出侧与直流母线电容并联；第三交流开关和第四交流开关的输入侧与三相变压器的副边相连，第三交流开关的输出侧与第二三相全控型PWM变流器的交流侧相连，第四交流开关的输出侧与三相不可控整流器的交流侧与相连；第二三相全控型PWM变流器、四个交流开关和直流开关分别与主控制器相连，所述主控制器通过通讯端口控制四个交流开关和直流开关及各变流器的运行。

本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，其中所述调速系统运行在四象限状态时，由三相全控型PWM变流器、直流母线电容和三相全控型PWM变流器形成背靠背式PWM变流装置。

本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，其中所述三相交流电压与三相不可控整流器、第一三相全控型PWM变流器和第二三相全控型PWM变流器的电压相匹配时，第三、四交流开关的输入侧直接与三相交流电网相连。

本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统的优点和积极效果是：通过采用三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器、交流开关和直流开关构成的具有冗余结构的变流装置，实现了无刷双馈电机调速系统的高可靠性运行并具有显著的成本优势，有助于推动无刷双馈电机调速系统在中高压交流调速领域的应用。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统主回路的结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种可平滑切换的冗余型四象限无刷双馈电机调速系统结构及控制体系，通过设计具有冗余结构的变流装置，实现无刷双馈电机调速系统的高可靠性运行。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。按照图1连接方式形成一种可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，主要包括无刷双馈电机、互为备份的三相全控型PWM变流器、三相不可控整流器及用于控制三个变流器通断的开关。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明提供一种可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，包括三相交流电网、无刷双馈电机及与该无刷双馈电机转轴相连的机械负载、第一三相全控型PWM变流器1、第二三相全控型PWM变流器2、三相不可控整流器3、四个交流开关4、5、6、8、直流开关7和直流母线电容9以及一主控制器(图1为主回路结构，其中未示主控制器)。其中：

无刷双馈电机的功率绕组和三相变压器10的原边分别与三相交流电网相连。

第一交流开关4的输出侧和第二交流开关5的输出侧分别与无刷双馈电机的控制绕组相连，第一交流开关4的输入侧与第一三相全控型PWM变流器1的交流侧相连，第二交流开关5的输入侧与第二三相全控型PWM变流器2的交流侧相连。

第二三相全控型PWM变流器2的直流侧与直流母线电容9并联，直流开关7的输入侧与三相不可控整流器3的直流侧相连，直流开关7的输出侧与直流母线电容9并联。

第三交流开关6和第四交流开关8的输入侧与三相变压器10的副边相连，第三交流开关6的输出侧与第二三相全控型PWM变流器2的交流侧相连，第四交流开关8的输出侧与三相不可控整流器3的交流侧与相连。

第一三相全控型PWM变流器1、第二三相全控型PWM变流器2、四个交流开关4、5、6、8和直流开关7分别与主控制器相连，主控制器通过通讯端口控制四个交流开关4、5、6、8和直流开关7及各变流器的运行。

以下进一步详细说明本发明实施例的具体工作情况。

当调速系统正常工作时，三相不可控整流器3、直流母线电容9和第一三相全控型PWM变流器1投入运行，此时第四交流开关8、直流开关7和第一交流开关4闭合，第二交流开关5和第三交流开关6断开。

当第一三相全控型PWM变流器1发生故障退出运行时，由处于冗余状态的第二三相全控型PWM变流器2投入运行，此时第四交流开关8、直流开关7和第二交流开关5闭合，第一交流开关4和第三交流开关6断开。

调速系统运行在四象限状态时，由第一三相全控型PWM变流器1、直流母线电容9和第二三相全控型PWM变流器2形成背靠背式PWM变流装置。

在三相交流电压与三相不可控整流器3、第一三相全控型PWM变流器1和第二三相全控型PWM变流器2的电压相匹配时，第三、四交流开关6、8的输入侧可以直接与三相交流电网相连。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (3)

1.一种可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，包括三相交流电网、无刷双馈电机及与该无刷双馈电机转轴相连的机械负载、第一三相全控型PWM变流器(1)、三相不可控整流器(3)和直流母线电容(9)以及一主控制器，其中：所述无刷双馈电机的功率绕组和三相变压器(10)的原边分别与所述三相交流电网相连，所述三相变压器(10)的副边与所述三相不可控整流器(3)的交流侧相连，所述三相不可控整流器(3)的直流侧与所述第一三相全控型PWM变流器(1)的直流侧相连，所述直流母线电容(9)与所述第一三相全控型PWM变流器(1)的直流侧并联，所述第一三相全控型PWM变流器(1)与所述主控制器相连；其特征在于：还包括第二三相全控型PWM变流器(2)、四个交流开关(4、5、6、8)和直流开关(7)，其中：第一交流开关(4)的输出侧和第二交流开关(5)的输出侧分别与所述无刷双馈电机的控制绕组相连，所述第一交流开关(4)的输入侧与所述第一三相全控型PWM变流器(1)的交流侧相连，所述第二交流开关(5)的输入侧与所述第二三相全控型PWM变流器(2)的交流侧相连，所述第二三相全控型PWM变流器(2)的直流侧与所述直流母线电容(9)并联，所述直流开关(7)的输入侧与所述三相不可控整流器(3)的直流侧相连，所述直流开关(7)的输出侧与所述直流母线电容(9)并联，第三交流开关(6)和第四交流开关(8)的输入侧与所述三相变压器(10)的副边相连，所述第三交流开关(6)的输出侧与所述第二三相全控型PWM变流器(2)的交流侧相连，所述第四交流开关(8)的输出侧与所述三相不可控整流器(3)的交流侧与相连；所述第二三相全控型PWM变流器(2)、四个交流开关(4、5、6、8)和直流开关(7)分别与所述主控制器相连，所述主控制器通过通讯端口控制四个交流开关(4、5、6、8)和直流开关(7)及各变流器的运行。

2.根据权利要求1所述的可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，其特征在于：其中所述调速系统运行在四象限状态时，由所述三相全控型PWM变流器(1)、直流母线电容(9)和三相全控型PWM变流器(2)形成背靠背式PWM变流装置。

3.根据权利要求1或2所述的可柔性运行的冗余型无刷双馈电机调速系统，其特征在于：其中三相交流电压与所述三相不可控整流器(3)、第一三相全控型PWM变流器(1)和所述第二三相全控型PWM变流器(2)的电压相匹配时，所述第三、四交流开关(6、8)的输入侧直接与所述三相交流电网相连。