CN105471341A - 无刷双馈电动机的异步启动结构、异步启动方法及装置 - Google Patents

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Abstract

无刷双馈电动机的异步启动结构、异步启动方法及装置，涉及无刷双馈电机技术领域，异步启动结构包括变频器，无刷双馈电动机的功率绕组PP通过第三开关KM3接至工频电源，所述变频器包括将三相交流电源整流输出的整流电路VR、接于整流电路VR的输出端的母线电容C、接于母线电容C的输出端的三相全桥逆变电路VI，三相全桥逆变电路VI的输出端接无刷双馈电动机的控制绕组PC，所述整流电路VR的输入端接有变频器软启动电路，本发明的无刷双馈电动机的异步启动结构采用该异步启动方法，可实现无刷双馈电动机的小电流、低成本的软启动，无刷双馈电动机的异步启动结构的结构简单，可缩减设备体积。

Description

无刷双馈电动机的异步启动结构、异步启动方法及装置
技术领域
本发明涉及无刷双馈电机技术领域，特别是涉及无刷双馈电动机的异步启动结构及异步启动方法，该方法通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成，这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。
背景技术
无刷双馈电机是新型电机。无刷双馈电机从级联电机演化而来，通过两套定子绕组（分别为功率绕组PP和控制绕组PC）和特殊设计的转子来实现无电刷结构；通过对控制绕组PC的变压变频控制实现无刷双馈电机变速恒频发电或变频调速电动运行。作为电动机运行时，涉及到启动问题。无刷双馈电动机的启动是指电机从转速为0上升到自然同步速N的过程。
目前无刷双馈电动机启动方式可分为同步启动和异步启动，同步启动是无刷双馈电动机两套定子绕组同时加激励源，此时电机表现出同步电机特性。具体是功率绕组PP加工频电源激励，控制绕组PC加变频电源激励，控制绕组PC频率从-50Hz增加到0Hz，相应电机转速就能从0增加到N，从而启动电动机。同步启动的问题在于需要全功率的变频器，这与无刷双馈电动机能够使用部分容量变频器控制的初衷相违背，所以主流的启动方式还是异步启动。
异步启动是无刷双馈电动机两套定子绕组只有功率绕组PP加激励源，控制绕组PC短接或配置专门启动设备，此时电机符合异步电机特性。异步启动特别是大功率无刷双馈电动机异步启动时需要解决与异步电机启动时相同的启动电流过大所带来的各种问题。为了解决启动电流过大的问题，现有技术主要采用的异步启动方法是专门配置频敏变阻器或可调电阻器启动的启动方式，但是，该方式大大增加了电机配套设备和生产运行成本。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供无刷双馈电动机的异步启动结构及异步启动方法，该异步启动结构配合异步启动方法就可既解决启动电流过大的问题，又解决了体积大和成本高的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供无刷双馈电动机的异步启动结构，包括变频器，无刷双馈电动机的功率绕组PP通过接触器KM3接至工频电源，所述变频器包括将三相交流电源整流输出的整流电路VR、接于整流电路VR的输出端的母线电容C、接于母线电容C的输出端的三相全桥逆变电路VI，三相全桥逆变电路VI的输出端接无刷双馈电动机的控制绕组PC，本所述整流电路VR的输入端接有变频器软启动电路。
所述变频器软启动电路包括输入接触器KM1、软启动电阻R、软启动接触器KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，三相交流电源依次接输入接触器KM1、软启动接触器KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，软启动电阻R与软启动接触器KM2并联。
无刷双馈电动机的异步启动方法，用于对以上所述的无刷双馈电动机的异步启动结构进行控制，包括如下步骤：
A：变频器软启动；
B：短接控制绕组PC；
C：在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；
D：当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；
E：当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动。
优选的，步骤A具体是断开接触器KM2和接触器KM3，闭合接触器KM1，检测直流母线电压，当直流母线电压达到预定范围后，闭合接触器KM2，来实现变频器的软启动。
优选的，步骤B具体是控制全桥逆变电路VI的三相下桥臂VT2、VT4、VT6同时导通或者三相上桥臂VT1、VT3、VT5同时导通来短接控制绕组PC。
优选的，步骤C具体是利用闭合接触器KM3来实现在定子功率绕组PP接入工频电源激励。
本发明的有益效果：
本发明的无刷双馈电动机的异步启动结构，通过在变频器的整流电路VR设置有变频器的软启动电路，先利用变频器的软启动电路实现变频器的软启动，再将定子的控制绕组PC短接，在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动，本发明的无刷双馈电动机的异步启动结构采用该异步启动方法，可使得变频器无需使用制动电路，也无需利用频敏变阻器（或可调电阻器）来降低启动电流，更无需使用启动电阻来短接控制绕组PC，在硬件结构上只需配置一个变频器软启动电路，配合该异步启动方法就可实现无刷双馈电动机的小电流、低成本的软启动，无刷双馈电动机的异步启动结构的结构简单，可缩减设备体积。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的无刷双馈电动机的异步动结构的电路示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本实施例的无刷双馈电动机的异步启动结构，如图1所示，包括变频器，所述变频器包括将三相交流电源整流输出的整流电路VR、接于整流电路VR的输出端的母线电容C、接于母线电容C的输出端的三相全桥逆变电路VI，三相全桥逆变电路VI的输出端接无刷双馈电动机的控制绕组PC。
所述整流电路VR包括输入接触器KM1、软启动电阻R、软启动接触器KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，三相交流电源依次接输入接触器KM1、软启动接触器KM2、输入电抗器L和所述三相全桥不控整流电路VR，软启动电阻R与软启动接触器KM2并联，所述三相全桥不控整流电路VR的输出端接所述母线电容C。
所述变频器的输出接无刷双馈电动机的控制绕组PC，无刷双馈电动机的功率绕组PP通过接触器KM3接至工频电源。
以上的无刷双馈电动机的异步启动结构的控制方法如下：
包括如下步骤：
A：断开接触器KM2和接触器KM3，闭合接触器KM1，检测直流母线电压，当直流母线电压达到预定范围后，闭合接触器KM2，从而实现变频器的软启动；
B：控制全桥逆变电路VI的三相下桥臂VT2、VT4、VT6同时导通来短接控制绕组PC；
C：闭合接触器KM3来实现在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；
D：当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；
E：当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动。
在起动过程中，接触器开关状态均保持不变。
本实施例的无刷双馈电动机的异步启动结构，通过在变频器的整流电路VR设置有变频器的软启动电路，先利用变频器的软启动电路实现变频器的软启动，再将定子的控制绕组PC短接，在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动，本发明的无刷双馈电动机的异步启动结构配合该异步启动方法，可使得变频器无需使用制动电路，也无需利用频敏变阻器（或可调电阻器）来降低启动电流，更无需使用启动电阻来短接控制绕组PC，在硬件结构上只需配置一个变频器软启动电路，配合该异步启动方法就可实现无刷双馈电动机的小电流、低成本的软启动，无刷双馈电动机的异步启动结构的结构简单，可缩减设备体积。
本文给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能步骤构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.无刷双馈电动机的异步启动结构，包括变频器，无刷双馈电动机的功率绕组PP通过第三开关KM3接至工频电源，所述变频器包括将三相交流电源整流输出的整流电路VR、接于整流电路VR的输出端的母线电容C、接于母线电容C的输出端的三相全桥逆变电路VI，三相全桥逆变电路VI的输出端接无刷双馈电动机的控制绕组PC，其特征在于：所述整流电路VR的输入端接有变频器软启动电路。
2.如权利要求1所述的无刷双馈电动机的异步启动结构，其特征在于：所述变频器软启动电路包括输入第一开关KM1、软启动电阻R、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，三相交流电源依次接输入第一开关KM1、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，软启动电阻R与第二开关KM2并联。
3.无刷双馈电动机的异步启动方法，其特征在于：用于对权利要求1所述的无刷双馈电动机的异步启动结构进行控制，包括如下步骤：
A：变频器软启动；
B：短接控制绕组PC；
C：在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；
D：当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；
E：当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动。
4.如权利要求3所述的无刷双馈电动机的异步启动方法，其特征在于：所述变频器软启动电路包括输入第一开关KM1、软启动电阻R、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，三相交流电源依次接输入第一开关KM1、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，软启动电阻R与第二开关KM2并联，步骤A具体是断开第二开关KM2和第三开关KM3，闭合第一开关KM1，检测直流母线电压，当直流母线电压达到预定范围后，闭合第二开关KM2。
5.如权利要求3所述的无刷双馈电动机的异步启动方法，其特征在于：步骤B具体是控制全桥逆变电路VI的三相下桥臂VT2、VT4、VT6同时导通或者三相上桥臂VT1、VT3、VT5同时导通来短接控制绕组PC。
6.如权利要求3所述的无刷双馈电动机的异步启动方法，其特征在于：所述功率绕组PP和工频电源之间设有第三开关KM3，步骤C具体是利用闭合第三开关KM3来实现在定子功率绕组PP接入工频电源激励。
7.无刷双馈电动机的异步启动装置，其特征在于：用于对权利要求1所述的无刷双馈电动机的异步启动结构进行控制，包括如下模块：
模块A：用于令变频器软启动；
模块B：用于短接控制绕组PC；
模块C：用于在定子功率绕组PP接入工频电源激励，电动机的转速逐渐增大；
模块D：用于当电动机的转速接近同步转速且稳定后，控制PWM式变频器输出与无刷双馈电动机的实际转速对应的控制绕组PC的频率的激励，进而将无刷双馈电动机由一组激励源的异步运行状态拖入到两组激励源同时作用的同步运行状态；
模块E：用于当电动机进入同步运行模式后，控制变频器逐渐减小输出频率，直到输出直流激励，此时无刷双馈电动机运行在自然同步速N，完成电动机的软启动。
8.如权利要求7所述的无刷双馈电动机的异步启动装置，其特征在于：所述变频器软启动电路包括输入第一开关KM1、软启动电阻R、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，三相交流电源依次接输入第一开关KM1、第二开关KM2、输入电抗器L和三相全桥不控整流电路VR，软启动电阻R与第二开关KM2并联，模块A具体是断开第二开关KM2和第三开关KM3，闭合第一开关KM1，检测直流母线电压，当直流母线电压达到预定范围后，闭合第二开关KM2，来实现变频器的软启动。
9.如权利要求7所述的无刷双馈电动机的异步启动装置，其特征在于：模块B具体是控制全桥逆变电路VI的三相下桥臂VT2、VT4、VT6同时导通或者三相上桥臂VT1、VT3、VT5同时导通来短接控制绕组PC。
10.如权利要求7所述的无刷双馈电动机的异步启动装置，其特征在于：所述功率绕组PP和工频电源之间设有第三开关KM3，模块C具体是利用闭合第三开关KM3来实现在定子功率绕组PP接入工频电源激励。
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