CN201039049Y

CN201039049Y - 全频率交交变频起动器

Info

Publication number: CN201039049Y
Application number: CNU2007201088922U
Authority: CN
Inventors: 许云波; 戴征煌
Original assignee: XU YUNBO DAI ZHENGHUANG
Current assignee: XU YUNBO DAI ZHENGHUANG
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2017-04-28

Abstract

本实用新型涉及一种全频率交交变频起动器，它由全频率交交变频控制器、制动停机控制器和包含控制电路的主电路板组成；与三相交流电源连结的主电路进线端A、B、C依次与电压表、串联电流表和热继电器的电流互感器、滤波电抗器、接触器C1及C2、快速熔断器及三组由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成的双向全控元件IGBT连接，各组双向全控元件IGBT分别经R、S、T输出端与被调控的三相异步电机连结。每组双向全控元件IGBT由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成，每组双向全控元件IGBT各并联1只压敏电阻YR。全频率交交变频起动器具有结构和控制方法简单、体积小、成本较低、功率因数高和转换效率高等优点。

Description

全频率交交变频起动器

技术领域

本实用新型涉及一种变频起动器，特别是全频率交交变频起动器。

背景技术

目前在大多数电气传动中，大、中功率的交流异步电动机起动多采用可控硅调压起动器，又称软起动器，它存在下列不足：

1、起动电流为额定电流的3倍。

2、起动力矩只有额定力矩的1/3，只适用于大、中容量电机空载或轻载起动。

3、输出波形差，谐波分量大，严重污染电源，谐波电流会产生转矩脉冲和附加损耗。

4、停机时向电机输入直流，属于能耗制动。

5、由于采用可控硅移相调压，电压与电流相角差大，因而功率因数低。

变频起动是交流异步电动机起动性能最好的起动方式，但现有的交直交变频器价格较贵，所以多数情况下，交流异步电动机轻载起动，用户仍选用起动性能不如变频起动的软起动器起动。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种全频率交交变频起动器，它没有中间直流环节，结构和控制方法简单、体积小、成本较低，起动平稳、无电流冲击，可实现再生制动停机、节约能源。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种全频率交交变频起动器，它由全频率交交变频控制器、制动停机控制器和包含控制电路的主电路板组成；与三相交流电源连结的主电路进线端A、B、C依次与电压表V、串联电流表A和热继电器RJ的电流互感器LHI、LH2及LH3、滤波电抗器L1、L2及L3、接触器C1及C2、快速熔断器RSO及三组由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成的双向全控元件IGBT连接，各组双向全控元件IGBT分别经R、S、T输出端与被调控的三相异步电机的三相绕组分别连结。控制电路的电源输入端与三相交流电源中的一端相连结，再与自由停机按钮TA、过流继电器接点J2、热继电器接点RJ、工频切换继电器接点J1、起动按钮QA、接触器C2的常闭触点C2及接触器C1串联后与零线N连结；与接触器C2的常开触点c2并联的工频切换继电器J1的一个接点与热继电器接点RJ连结，J1的另一个接点与常闭制动停机按钮TA＇、常闭触点C1及接触器C2串联后与零线N连结；和起动按钮QA并联的常开按扭QA＇与常闭制动停机按扭TA＇同轴连结，J4和c1串联后与起动按钮QA及常开按扭QA＇并联；并联在控制电路中的停止指示灯与接触器C1、C2的常闭触点C1、C2串联，起动指示灯与接触器C1的常开触点c1串联，运转指示灯与接触器C2的常开触点c2串联。每组双向全控元件IGBT由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成，每组双向全控元件IGBT各并联1只压敏电阻YR。变频控制器的三相交流电源输入端与主电路的接触器C1连结，变频控制器的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9分别各自与双向全控元件IGBT相对应的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9连结。变频控制器的过流检测电路接点LH1、LH2分别各自与主电路的电流互感器LH1、LH2、LH3连结，控制电路的J1，J2分别各自与变频控制器的工频切换继电器输出接点J1、过流继电器的输出接点J2连结；变频控制器的降速控制电路输入接点J3-1与制动停机控制器的降速控制输出端J3-1连结，控制电路的J4与制动停机控制器的停机延时继电器的常闭输出接点J4连结。

本实用新型的有益效果是：与现有的交直交变频器相比，全频率交交变频起动器具有下列优点：

1. 没有中间直流环节，其结构和控制方法简单、体积小、成本较低。

2. 全频率交交变频器的输出频率上限可超过电源频率。

3. 电流波形接近正弦波，故功率因数高、对电源污染小。

4. 起动力矩等于额定力矩，属于恒转矩起动，可适用于各种负载下的交流异步电动机起动。

5. 转换效率高，停机时可实现再生制动停机，使机械能量转化为电能返回电网，节约能源。

6. 起动电流几乎等于负载电流，故起动平稳，无电流冲击；有效提高设备的使用寿命，用户主变压器容量可以相应减小，用电系统总投入降低。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图。

图2是交流异步电动机的各种起动方式在起动过程中起动电流与负载电流比值K的变化曲线。图2中：1一轻载直接起动；2--轻载一级减压起动；3--轻载软起动；4--变频额定负载起动；5--变频轻载起动。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例如图1所示：一种全频率交交变频起动器，其特征在于：一种全频率交交变频起动器，它由全频率交交变频控制器1、制动停机控制器2和包含控制电路4的主电路板3组成；与三相交流电源连结的主电路进线端A、B、C依次与电压表V、串联电流表A和热继电器RJ的电流互感器LHI、LH2及LH3、滤波电抗器L1、L2及L3、接触器C1及C2、快速熔断器RSO及三组由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成双向全控元件IGBT连接，各组双向全控元件IGBT分别经R、S、T输出端与被调控的三相异步电机5的三相绕组分别连结。控制电路4的电源输入端与三相交流电源中的一端相连结，再与自由停机按钮TA、过流继电器接点J2、热继电器接点RJ、工频切换继电器接点J1、起动按钮QA、接触器C2的常闭触点C2及接触器C1串联后与零线N连结；与接触器C2的常开触点c2并联的工频切换继电器J1的一个接点与热继电器接点RJ连结，J1的另一个接点与常闭制动停机按钮TA＇、常闭触点C1及接触器C2串联后与零线N连结；和起动按钮QA并联的常开按扭QA＇与常闭制动停机按扭TA＇同轴连结，J4和c1串联后与起动按钮QA及常开按扭QA＇并联；并联在控制电路4中的停止指示灯与接触器C1、 C2的常闭触点C1、 C2串联，起动指示灯与接触器C1的常开触点c1串联，运转指示灯与接触器C2的常开触点c2串联。每组双向全控元件IGBT由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成，每组双向全控元件IGBT各并联1只压敏电阻YR，用作对元件过电压保护。变频控制器1的三相交流电源输入端与主电路3的接触器C1连结，变频控制器1的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9分别各自与双向全控元件IGBT相对应的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9连结。变频控制器1的过流检测电路接点LH1、LH2分别各自与主电路3的电流互感器LH1、LH2、LH3连结，控制电路4的J1，J2分别各自与变频控制器1的工频切换继电器输出接点J1、过流继电器的输出接点J2连结；变频控制器1的降速控制电路输入接点J3-1与制动停机控制器2的降速控制输出端J3-1连结，控制电路4的J4与制动停机控制器2的停机延时继电器的常闭输出接点J4连结。

被调控的交流异步电动机5起动时，先按下起动按钮，接触器C1闭合，变频控制器1及主电路3的输入端得电，选择变频起动时间后，按下运转按钮QA＇，变频控制器1运转，输出控制信号V_GS对双向全控1#--9#元件进行实时控制，在负载处得到频率和电压均可调控的三相互差120°的交流电压逐渐升高，其输出频率上限可达电源频率以上。

随着频率和交流电压按设定的起动时间逐渐升高，交流异步电动机5的转速也同步升到额定转速，变频控制器1的工频切换继电器J1动作，接触器C1断电，接触器C2得电，被调控的交流异步电动机5切换到工频运转，变频控制器1及双向全控元件IGBT停止工作。

当变频控制器1通过电流互感器LHI、LH2及LH3检测到双向全控元件IGBT发生过流时，立即自动停止VGS信号输出，同时J2断电跳闸，其常闭接点C2断开，双向全控元件IGBT及被调控的交流异步电动机5得到保护。

主电路3中的快速熔断器RSO用作常规过流保护，一旦变频控制器1内的过流继电器J2及电子过流开关出现故障，失去保护作用时，快速熔断器RSO起到保护作用。

RJ热继电器对电机作常规热保护和单相运行保护。

当需要再生制动停机，按下TA＇，C2断电，C1得电，变频控制器1及双向全控元件IGBT又开始工作，变频控制器1降速控制输入端受制动停机控制器控制，使其频率按一定速度下降；当降至零，延时几秒钟，J4动作，它的常闭接点J4使C1断电，接触器C1、变频控制器1及双向全控元件IGBT停止工作，从而实现再生制动停机，使机械能量转化为电能返回电网，节约能源。

按下自由停机按钮TA，C1、C2断电，被控的交流异步电动机5停机。为了维修方便，控制电路各部分彼此联接全采用接插件联接。

交流异步电动机的各种起动方式在起动过程中，起动电流与负载电流比值K的变化曲线如图2所示：图2中：1—轻载直接起动；2--轻载一级减压起动；3--轻载软起动；4--变频额定负载起动；5--变频轻载起动。

其中，1-轻载直接起动，2-轻载一级减压起动和3-轻载软起动的K＝3-6.5；而包括采用本实用新型全频率交交变频起动器在内的变频额定负载起动的K值仅接近于1，变频轻载起动的K值仅为0.2-0.3。所以，变频起动是交流异步电动机起动性能最好的起动方式。

全频率交交变频起动器与现有的变频起动器相比，具有结构和控制方法简单、体积小、成本较低、功率因数高、对电源污染小、转换效率高，停机时可实现再生制动停机，使机械能量转化为电能返回电网，节约能源等优点。

Claims

1.一种全频率交交变频起动器，其特征在于：它由全频率交交变频控制器(1)、制动停机控制器(2)和包含控制电路(4)的主电路板(3)组成；与三相交流电源连结的主电路进线端A、B、C依次与电压表V、串联电流表A和热继电器RJ的电流互感器LHI、LH2及LH3、滤波电抗器L1、L2及L3、接触器C1及C2、快速熔断器RSO及三组由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成的双向全控元件IGBT连接，各组双向全控元件IGBT分别经R、S、T输出端与被调控的三相异步电机(5)的三相绕组分别连结；控制电路(4)的电源输入端与三相交流电源中的一端相连结，再与自由停机按钮TA、过流继电器接点J2、热继电器接点RJ、工频切换继电器接点J1、起动按钮QA、接触器C2的常闭触点C2及接触器C1串联后与零线N连结；与接触器C2的常开触点c2并联的工频切换继电器J1的一个接点与热继电器接点RJ连结，J1的另一个接点与常闭制动停机按钮TA′、常闭触点C1及接触器C2串联后与零线N连结；和起动按钮QA并联的常开按扭QA′与常闭制动停机按扭TA′同轴连结，J4和c1串联后与起动按钮QA及常开按扭QA′并联；并联在控制电路(4)中的停止指示灯与接触器C1、C2的常闭触点C1、C2串联，起动指示灯与接触器C1的常开触点c1串联，运转指示灯与接触器C2的常开触点c2串联；每组双向全控元件IGBT由两个带反向二极管的场效应三极管并联组成，每组双向全控元件IGBT各并联1只压敏电阻YR；变频控制器(1)的三相交流电源输入端与主电路(3)的接触器C1连结，变频控制器(1)的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9分别各自与双向全控元件IGBT相对应的接点G1、S1、G2、S2、G3、S3、G4、S4、G5、S5、G6、S6、G7、S7、G8、S8、G9、S9连结；变频控制器(1)的过流检测电路接点LH1、LH2分别各自与主电路(3)的电流互感器LH1、LH2连结，控制电路(4)的J1，J2分别各自与变频控制器(1)的工频切换继电器输出接点J1、过流继电器的输出接点J2连结，变频控制器(1)的降速控制电路输入接点J3-1与制动停机控制器(2)的降速控制输出端J3-1连结，控制电路(4)的J4与制动停机控制器(2)的停机延时继电器的常闭输出接点J4连结。