CN202978749U - 采用公共直流母线的高压电机对拖装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，包括整流电路和滤波电路，其特征在于：所述整流电路的输出经滤波电路后连接有第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器的输出端分别与拖动电机、被拖电机的电源接线端相连接。本实用新型的电机对拖装置，可有效地将被拖电机产生的交流电转化为直流电并补入直流母线上，可供拖动电机重新利用，有效地减少了外部电源的消耗。采用本实用新型的电机对拖装置，可实现电能再利用、提高电能利用率、解决了低电压大容量的局限，从而实现功率器件、均流电抗器的方便选择，相对低压同容量电机对托系统减少90%以上的均流电抗数量及资金。达到节约能源的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用公共直流母线的高压电机对拖装置，尤其涉及降低高压电机对拖能耗的技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，节约能源是国家的一项基本国策。目前，在高压电机研发和生产中，对电机的性能进行检测，尤其是对电机的带载能力检测的过程中，为了给电机匹配负载，一般采用两个电机对拖的形式。将另一个电机与试验电机用同轴连接，作为被拖对象。同时， 被拖电机所带负载为阻性负载。电机在试验运行过程中，由于两电机转速不一样，转速慢的被拖电机成发电状态，由于电阻性负载是耗能性负载，因此，被拖电动机发出的电能不能再回收利用，白白的被消耗掉了，达不到对能源的充分利用。
因采用低电压做大容量电机对拖系统，对功率器件、均流电抗器的选择及系统的体积的限制，限制了大容量电机对拖系统的应用，而采用公共直流母线的高压大容量电机对拖系统，可以解决低电压大容量的局限，从而实现功率器件、均流电抗器的方便选择，相对低压同容量电机对拖系统减少90%以上的均流电抗数量及资金。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用逆变器代替阻性负载进行电能再回收的采用公共直流母线的高压电机对拖装置。
本实用新型的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，包括整流电路和滤波电路；其特别之处在于：所述整流电路的输出经滤波电路后连接有第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器的输出端分别与拖动电机、被拖电机的电源接线端相连接。
整流电路将交流电转化为直流电，以供逆变器电源之用。拖动电机的输出轴与被拖电机的输出轴机械连接，拖动电机为实验电机，被拖电机作为拖动电机的负载。第一逆变器和第二逆变器电源端均与整流电路的输出端相连接，相当于拖动电机与被拖电机共用直流母线；第一逆变器将直流母线上的直流电转化为交流电，以驱使拖动电机运行；被拖电机在拖动电机的带动下，会产生交流电能，第二逆变器将产生的交流电能经过AC/DC转化后重新输入至直流母线侧，对直流母线实行能量补充，可重新供拖动电机消耗。有效地避免了以往拖动电机采用阻性负载时的能量消耗，实现能量的再利用。
本实用新型的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，所述整流电路的前端为变压器电路，变压器电路的一次侧为一个三相绕组T1，二次侧为四个副边绕组T2、T3、T4和T5，绕组T2、T5位于两侧，绕组T3、T4位于中间；两侧的绕组（T2、T5）采用三角形接法，中间的两绕组（T3、T4）采用星形接法；每个副边绕组的输出均通过六个二极管组成的三相桥式不控整流电路进行整流，六个三相桥式不控整流电路依次相连接，形成五电平直流母线输出端P+、A、B、C、P-。在变压器电路的二次侧设置四个副边绕组，并通过二极管组成的三相桥式不控整流电路进行整流，滤波后可形成五电平直流母线输出端，以供五电平逆变电路之用。
本实用新型的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，所述第一逆变器（3）和第二逆变器均有三个单相逆变电路组成；单相逆变电路包括由可控器件Sa13、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相连接组成的逆变桥，逆变桥的两端接于直流母线的P+和P-输出端，Sa13、Sa22、Sa25、Sa34为可控器件IGCT，S16、S19、、S28、S31为可控器件IGBT；二极管V17、V19、V22和V25依次相串联后，正极端接于可控器件Sa13与S16之间，负极端接于可控器件Sa25与S28之间，二极管V17与V19之间与直流母线的A输出端相连接；二极管V18、V21、V24和V27依次相串联后，正极端接于可控器件S16与S19之间，负极端接于可控器件Sa28与S31之间，二极管V21与V24之间与直流母线的B输出端相连接；二极管V20、V23、V26和V28依次相串联后，正极端接于可控器件S19与Sa22之间，负极端接于可控器件S31与Sa34之间，二极管V28与V26之间与直流母线的C输出端相连接；可控器件Sa22与Sa25之间的连接点为单相逆变电路的输出端。
本实用新型的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，所述第一逆变器和第二逆变器均为三电平结构，整流电路的输出经滤波电路后输出+E、0、-E三电平形式。如果逆变器为三电平结构，公共直流母线是一对对称的正负电源，即两个相同的直流电源相迭加，公共直流母线的输出为0、+E、-E。亦然，更多电平结构的逆变器，公共直流母线依次类推。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的高压电机对拖装置，首先利用整流电路形成的直流输出电压经滤波后作为直流母线电压，将第一逆变器和第二逆变器结成共直流母线的形式，将两逆变器输出再分别与拖动电机、被拖电机的电源接线端相连接；当拖动电机运行时，被拖动电机产生的交流电通过与之相连接的逆变器的输出端转化为直流电并注入直流母线上，补充了直流母线的能量消耗，可供拖动电机重新利用，有效地减少了外部电源的消耗。采用本实用新型的高压电机对拖装置，可实现电能再利用、提高电能利用率、达到节约能源的目的。
附图说明
图1为本实用新型的公共直流母线的高压电机对拖装置原理图；
图2为本实用新型中整流电路的电路图；
图3为本实用新型的逆变器中单相逆变电路的电路图。
图中：1整流电路，2滤波电路，3第一逆变器，4第二逆变器，5拖动电机，6被拖电机。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，给出了本实用新型的公共直流母线的高压电机对拖装置原理图，其包括整流电路1、滤波电路2、第一逆变器3、第二逆变器4、拖动电机5、被拖电机6；所示的整流电路1用于将高压交流电转化为直流电，相当于直流母线，以供逆变器之用；滤波电路2连接于整流电路1的输出端，用于滤除杂波信号。第一逆变器3和第二逆变器4均与整流电路1的输出端相连接，就相当于共直流母线连接方式。拖动电机5、被拖电机6分别与第一逆变器3和第二逆变器4的输出端相连接；拖动电机5的输出轴还与被拖电机6的输出轴机械连接，以便将被拖电机6作为拖动电机5的负载。
在实验的过程中，被拖电机6的转速要慢于拖动电机5的转速，被拖电机6在运行中处在发电状态，其所产生的电能直接由相连的第二逆变器4吸收和转化。第二逆变器4依据自身具有的AC/DC转换功能，将吸收的交流电转换成直流电，直接送入直流母线，补充直流母线电源的损耗。由于两个逆变器（3、4）共用同一直流母线，因此，驱使拖动电机5运行的第一逆变器3也同样得到了内部电源补充，从而减少了外部电源的消耗。
如图2所示，以五电平逆变电路为例，输入输出电压6000VAC，给出了本实用新型中整流电路的电路图，整流电路1的前端为变压器电路，变压器电路的一次侧为一个三相绕组T1，二次侧为四个副边绕组T2、T3、T4和T5，绕组T2、T5位于两侧，绕组T3、T4位于中间；两侧的绕组（T2、T5）采用三角形接法，中间的两绕组（T3、T4）采用星形接法；每个副边绕组的输出均通过六个二极管组成的三相桥式不控整流电路进行整流，六个三相桥式不控整流电路依次相连接，形成五电平直流母线输出端P+、A、B、C、P-。
如图3所示，给出了本实用新型的逆变器中单相逆变电路的电路图，第一逆变器3和第二逆变器4均由三个图3所示的单相逆变电路组成；单相逆变电路包括由可控器件Sa13、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相连接组成的逆变桥，逆变桥的两端接于直流母线的P+和P-输出端，Sa13、Sa22、Sa25、Sa34为可控器件IGCT，S16、S19、、S28、S31为可控器件IGBT；二极管V17、V19、V22和V25依次相串联后，正极端接于可控器件Sa13与S16之间，负极端接于可控器件Sa25与S28之间，二极管V17与V19之间与直流母线的A输出端相连接；二极管V18、V21、V24和V27依次相串联后，正极端接于可控器件S16与S19之间，负极端接于可控器件Sa28与S31之间，二极管V21与V24之间与直流母线的B输出端相连接；二极管V20、V23、V26和V28依次相串联后，正极端接于可控器件S19与Sa22之间，负极端接于可控器件S31与Sa34之间，二极管V28与V26之间与直流母线的C输出端相连接；可控器件Sa22与Sa25之间的连接点为单相逆变电路的输出端。
如果两逆变器为三电平结构，公共直流母线是一对对称的正负电源，即两个相同的直流电源相迭加，公共直流母线的输出为0、+E、-E。如果五电平结构的逆变器，公共直流母线是四个相同的直流电源相迭加，公共直流母线的输出为0、+E、+2E、-E、-2E。更多电平结构的逆变器，公共直流母线依次类推。逆变器网电输入电压为3300VAC\6000VAC\10000VAC等电压等级,逆变器的输出电压等级为3300VAC /6000VAC和10000VAC等，不同的输出电压靠简单的改变公共直流母线的电压得到。
本实用新型的高压电机对拖装置，可有效地将被拖电机产生的交流电转化为直流电并补入直流母线上，可供拖动电机重新利用，有效地减少了外部电源的消耗。采用本实用新型的电机对拖装置，可实现电能再利用、提高电能利用率、达到节约能源的目的。
Claims (4)
1.一种采用公共直流母线的高压电机对拖装置，包括整流电路（1）和滤波电路（2），其特征在于：所述整流电路的输出经滤波电路后连接有第一逆变器（3）和第二逆变器（4），第一逆变器和第二逆变器的输出端分别与拖动电机（5）、被拖电机（6）的电源接线端相连接。
2.根据权利要求1所述的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，其特征在于：所述整流电路（1）的前端为变压器电路，变压器电路的一次侧为一个三相绕组T1，二次侧为四个副边绕组T2、T3、T4和T5，绕组T2、T5位于两侧，绕组T3、T4位于中间；两侧的绕组（T2、T5）采用三角形接法，中间的两绕组（T3、T4）采用星形接法；每个副边绕组的输出均通过六个二极管组成的三相桥式不控整流电路进行整流，六个三相桥式不控整流电路依次相连接，形成五电平直流母线输出端P+、A、B、C、P-。
3.根据权利要求2所述的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，其特征在于：所述第一逆变器（3）和第二逆变器（4）均有三个单相逆变电路组成；单相逆变电路包括由可控器件Sa13、S16、S19、Sa22、Sa25、S28、S31、Sa34依次相连接组成的逆变桥，逆变桥的两端接于直流母线的P+和P-输出端，Sa13、Sa22、Sa25、Sa34为可控器件IGCT，S16、S19、、S28、S31为可控器件IGBT；二极管V17、V19、V22和V25依次相串联后，正极端接于可控器件Sa13与S16之间，负极端接于可控器件Sa25与S28之间，二极管V17与V19之间与直流母线的A输出端相连接；二极管V18、V21、V24和V27依次相串联后，正极端接于可控器件S16与S19之间，负极端接于可控器件Sa28与S31之间，二极管V21与V24之间与直流母线的B输出端相连接；二极管V20、V23、V26和V28依次相串联后，正极端接于可控器件S19与Sa22之间，负极端接于可控器件S31与Sa34之间，二极管V28与V26之间与直流母线的C输出端相连接；可控器件Sa22与Sa25之间的连接点为单相逆变电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的采用公共直流母线的高压电机对拖装置，其特征在于：所述第一逆变器（3）和第二逆变器（4）均为三电平结构，整流电路（1）的输出经滤波电路（2）后输出+E、0、-E三电平形式。
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| CN103472390A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-25 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 电机测试用电机对拖平台及其复合电源系统 |
| CN111024389A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 广东省智能制造研究所 | 一种带电能回馈的谐波减速器负载测试设备及方法 |
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| CN103472390B (zh) * | 2013-08-22 | 2016-12-28 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 电机测试用电机对拖平台及其复合电源系统 |
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