CN205356218U - 交流变频调速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交流变频调速系统，包括：整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、第一电机和第二电机；所述整流单元分别与所述第一逆变单元和所述第二逆变单元连接，所述第一逆变单元和所述第一电机连接，所述第二逆变单元和所述第二电机连接，所述第一电机和所述第二电机同轴连接；所述整流单元用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至所述第一逆变单元和所述第二逆变单元；通过第一逆变单元和第二逆变单元调节第一交流驱动电源和/或第二交流驱动电源的供电频率来调节第一电机的同步转速n_s1和/或第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，能够在第一电机和第二电机的最大转矩范围内，任意调节第一电机和第二电机的实际转速，调速范围宽广。

Description

交流变频调速系统

技术领域

本实用新型涉及电机调速技术，尤其涉及一种交流变频调速系统。

背景技术

随着国民经济和科学技术的发展，在国民生产的各个领域中广泛的使用着以电动机为原动机的电气传动装置，如交通运输、工农业生产、国防航天等各个方面。电气传动装置的广泛应用既提高了生产效率和产品质量，又减轻了劳动人民的工作强度。采用交流电机进行可调速电气传动，不仅实现了较宽的转速调节范围，较高的控制精度，较快的动态响应等特点，而且还克服了直流电机容量小、维护困难、换向存在火花等缺点。

三相异步电动机调压调速系统，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，用改变定子外加电压来改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。这种调速系统具有电路结构简单、运用方便、成本低廉、可靠性高、调速平滑等优点。

采用三相异步电动机调压调速系统调节电动机的转速时，调节电机定子相电压有效值时，电机的临界转差率s_m和同步转速n₁都是恒定不变的，使电机在恒定负载下的调速范围只能在0～s_m之间，调速范围较窄，不够宽广。

实用新型内容

本实用新型提供一种交流变频调速系统，通过调节第一交流驱动电源和/或第二交流驱动电源的供电频率来调节第一电机的同步转速n_s1和/或第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机和第二电机的实际转速n，能够在第一电机和第二电机的最大转矩范围内，任意调节第一电机和第二电机的实际转速，调速范围宽广。

本实用新型提供一种交流变频调速系统，包括：整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、第一电机和第二电机；

整流单元分别与第一逆变单元和第二逆变单元连接，第一逆变单元和第一电机连接，第二逆变单元和第二电机连接，第一电机和第二电机同轴连接；

整流单元用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至第一逆变单元和第二逆变单元；

第一逆变单元用于将直流驱动电源转换为驱动第一电机的第一交流驱动电源，第二逆变单元用于将直流驱动电源转换为驱动第二电机的第二交流驱动电源，第一交流驱动电源和第二交流驱动电源的供电相序相同，第一交流驱动电源的供电频率为f₁，第二交流驱动电源的供电频率为f₂，通过调节第一交流驱动电源和/或第二交流驱动电源的供电频率来调节第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

进一步地，本实用新型提供的交流变频调速系统，调节第一交流驱动电源和/或第二交流驱动电源的供电频率，包括：

通过第一逆变单元调节第一交流驱动电源的供电频率为f₁，以调节第一电机的同步转速n_s1，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，或者，

通过第二逆变单元调节第二交流驱动电源的供电频率为f₂，以调节第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，或者，

通过第一逆变单元调节第一交流驱动电源的供电频率为f₁，以调节第一电机的同步转速n_s1，通过第二逆变单元调节第二交流驱动电源的供电频率为f₂，以调节所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

进一步地，本实用新型提供的交流变频调速系统，整流单元与第一逆变单元和第二逆变单元之间还包括直流滤波单元，直流滤波单元用于滤除直流驱动电源中的交流分量。

进一步地，本实用新型提供的交流变频调速系统，第一逆变单元和第二逆变单元之间直流共母线连接；

当第一电机处于供电状态时，第二电机处于发电状态，第二电机产生的电能通过第二逆变单元和直流母线输送至第一逆变单元；

当第二电机处于供电状态时，第一电机处于发电状态，第一电机产生的电能通过第一逆变单元和直流母线输送至第二逆变单元。

进一步地，本实用新型提供的交流变频调速系统，第一电机和第二电机通过联轴器同轴连接。

附图说明

图1为本实用新型的交流变频调速系统的结构图；

图2为本实用新型的交流变频调速系统的调速控制原理图；

图3为本实用新型的交流变频调速方法的流程图。

附图标记说明：

1：整流单元；

2：第一逆变单元；

3：第二逆变单元；

4：第一电机；

5：第二电机；

6：直流滤波单元；

7：联轴器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有的交流调速系统中，用改变异步电机定子电压来实现调节电机转速的控制系统称为调压调速系统，这种调速系统具有电路结构简单、运用方便、成本低廉、可靠性高、调速平滑等优点。异步电机的电磁转矩T_e表达式为：

$T_e=\frac{3n_p{U}_1^2{r}_2^{\′}/s}{2{\mathrm{\πf}}_1\[{(r_1+r_2^{\′}/s)}^2+{(X_1+X_{20}^{\′})}^2\]}$

式中，n_p为定子绕组极对数；U₁为定子相电压有效值；f₁为定子电压频率；r₁为定子每相绕组内阻；X₁为定子每相漏电抗；r′₂和X′₂₀为转子折算到定子侧的每相电阻和每相漏电抗；s为转差率，转差率表达式为：

$s=\frac{n_1-n}{n_1}$

式中,n₁为电机的同步转速，n为电机的实际转速，在其他参数恒定的情况下电磁转矩T_e与定子相电压有效值U₁的平方成正比。在负载转矩一定的情况下，定子相电压有效值U₁的变化引起电机转差率s的变化，而同步转速n₁未变，则电机转速n发生变化。

实施例一

图1为本实用新型实施例一的交流变频调速系统的结构图，如图1所示，本实施例的交流变频调速系统，包括：整流单元1、第一逆变单元2、第二逆变单元3、第一电机4和第二电机5；

整流单元1分别与第一逆变单元2和第二逆变单元3连接，第一逆变单元2和第一电机4连接，第二逆变单元2和第二电机5连接，第一电机4和第二电机5同轴连接；

整流单元1用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至第一逆变单元2和第二逆变单元3；

第一逆变单元2用于将直流驱动电源转换为驱动第一电机4的第一交流驱动电源，第二逆变单元3用于将直流驱动电源转换为驱动第二电机5的第二交流驱动电源，第一交流驱动电源和第二交流驱动电源的供电相序相同，第一交流驱动电源的供电频率为f₁，第二交流驱动电源的供电频率为f₂，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

具体地，整流单元1主要由IGBT和二极管组成，用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至第一逆变单元2和第二逆变单元3。

第一逆变单元2主要由IGBT和二极管组成，用于将直流驱动电源转换为驱动第一电机4的第一交流驱动电源，第二逆变单元3主要由IGBT和二极管组成，用于将直流驱动电源转换为驱动第二电机5的第二交流驱动电源，其中，第一交流驱动电源和第二交流驱动电源的供电相序相同，第一交流驱动电源的供电频率为f₁，第二交流驱动电源的供电频率为f₂，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

图2为本实用新型实施例一的交流变频调速系统的调速控制原理图。

下面结合图2，具体说明本实用新型实施例一的交流变频调速系统的调速控制原理。

启动第一电机和第二电机，通过第一逆变单元及第二逆变单元分别调节驱动第一电机的第一交流驱动电源及驱动第二电机的第二交流驱动电源的供电频率，使第一电机稳定运行在电动状态，第二电机稳定运行在发电状态。

在理论分析中假设第一电机和第二电机的参数相似，机械特性相似，因此，第一电机和第二电机的机械特性曲线的直线部分相互平行，如图2所示出：

其中，直线A₁B₁为第一电机的机械特性曲线的直线部分，直线A₂B₂为第二电机的机械特性曲线的直线部分，此时，第一电机处于电动状态，第二电机处于发电状态，在不考虑损耗的理想工况下，当第一电机与第二电机达到平衡，稳定运行的情况下，第一电机与第二电机的电磁转矩大小相等，方向相反。

如图2，A₁和A₂分别为第一电机和第二电机的稳定工作点，T_e1和T_e2分别为第一电机和第二电机稳定运行在工作点A₁和A₂时相应的电磁转矩，此时T_e1＝-T_e2，n_s1和n_s2分别为第一电机及第二电机的同步转速，n_s1和n_s2分别取决于驱动第一电机的第一交流驱动电源的频率及驱动第二电机的第二交流驱动电源的频率；由于两台电机同轴连接，当第一电机和第二电机稳定运行在工作点A₁和A₂时，第一电机和第二电机实际的转速相等，均为n。

由于第一电机的机械特性曲线的直线部分A₁B₁与第二电机的机械特性曲线的直线部分A₂B₂相互平行，并且在不考虑损耗的理想工况下，第一电机及第二电机达到平衡，稳定运行时的电磁转矩大小相等，方向相反。因此有，全等三角形对应边相等，从而有B₁O＝B₂O，即|n_s1-n|＝|n-n_s2|，结合s₁和s₂为第一电机M1和第二电机M2的转差率，因此有：

|s₁n_s1|＝|s₂n_s2|(1)

公式(1)中，s₁和s₂为第一电机M1和第二电机M2的转差率，n_s1，n_s2分别为第一电机在第一交流驱动电源及第二电机在第二交流驱动电源时的同步转速，其中：n_s1＝60f₁/p₁；n_s2＝60f₂/p₂，其中：f₁、f₂分别为第一电机的第一交流驱动电源的供电频率及第二电机的第二交流驱动电源的供电频率，p₁、p₂分别为第一电机、第二电机的电机极对数，在下面的分析过程中，假设第一电机和第二电机的电机极对数相等，即p₁＝p₂。

将n_s1＝60f₁/p₁；n_s2＝60f₂/p₂代入公式(1)，并注意到s₂＜0，则可以得到：

s₁f₁＝-s₂f₂(2)

由于被测电机和负载电机同轴联接，故两台电机实际转速n相同，又由于n＝(1-s₁)n_s1＝(1-s₂)n_s2，n_s1＝60f₁/p₁，n_s2＝60f₂/p₂，所以：

60f₁(1-s₁)/p₁＝60f₂(1-s₂)/p₂(3)

p₁＝p₂，经过化简得到：

(1-s₁)f₁＝(1-s₂)f₂(4)

将公式(2)代入公式(4)，得到：

s₁＝f₁-f₂/2f₁＝Δf/2f₁(5)

s₂＝f₂-f₁/2f₂＝-Δf/2f₂(6)

其中：Δf＝f₁-f₂

进一步地，由异步电机各参数的关系可以得到：

$I_2^{\′}=E_1/\sqrt{{(R_2^{\′}/s)}^2+{\left({\mathrm{\ω}}_1{L}_2^{\′}\right)}^2}=E_1{\mathrm{\ω}}_2/2{\mathrm{\πf}}_1\sqrt{R_2^{\′2}+{\left({\mathrm{\ω}}_2{L}_2^{\′}\right)}^2}---\left(7\right)$

公式(7)中，I′₂为转子电流折算值，A；E₁为定子相电动势，V；ω₁、ω₂为定子、转子电流角频率，rad/s，R′₂为转子电阻折算值，Ω；L′₂为转子漏电感折算值，H；s为转差率，无量纲，s＝ω₂/ω₁。

空载电流为：

I₀＝E₁/ω₁L_m＝E₁/2πf₁L_m(8)

公式(8)中，L_m为励磁电感，H。

定子电流为：

$I_1=I_0+I_2^{\′}=E_1/2{\mathrm{\πf}}_1{L}_m+E_1{\mathrm{\ω}}_2/2{\mathrm{\πf}}_1\sqrt{R_2^{\′2}+{\left({\mathrm{\ω}}_2{L}_2^{\′}\right)}^2}---\left(9\right)$

在进行变频调速的过程中，维持电机定子铁芯的磁通量保持恒定，因此E₁与f₁的比值为恒定的常数C。令E₁/f₁＝C，C₁＝C/2πL_m，C₂＝C/2π， 则公式(9)可以化简为：

$I_1=C_1+C_2{\mathrm{\ω}}_2/\sqrt{C_3+C_4{\mathrm{\ω}}_2^2}---\left(10\right)$

因此，可以得到第一电机的定子电流I₁₁，即

$I_{11}=C_1+C_2{s}_1{\mathrm{\ω}}_{11}/\sqrt{C_3+C_4{s}_1^2{\mathrm{\ω}}_{11}^2}---\left(11\right)$

公式(11)中，ω₁₁为第一电机的定子电流角频率，ω₁₁＝2πf₁，将公式(5)代入公式(11)，则可以得到：

$I_{11}=C_1+C_2\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f/\sqrt{C_3+C_4{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2}---\left(12\right)$

同理可以求得第二电机的定子电流，即：

$I_{12}=C_1-C_2\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f/\sqrt{C_3+C_4{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2}---\left(13\right)$

又由于电机的电磁转矩T_e与电磁功率P_e和同步角速度Ω₁之间的关系为：

$T_e=\frac{p_n}{{\mathrm{\ω}}_1}{P}_e=\frac{p_n}{{\mathrm{\ω}}_1}3I_2^{\′2}\frac{R_2^{\′2}}{s}---\left(14\right)$

将公式(7)代入公式(14)则可以得到：

$T_e=\frac{3p_n}{4{\mathrm{\π}}^2{R}_2^{\′}}\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{1+{\mathrm{\ω}}_2^2\frac{L_2^{\′2}}{R_2^{\′2}}}{\left(\frac{E_1}{f_1}\right)}^2=C_5\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{1+{\mathrm{\ω}}_2^2\frac{C_4}{C_3}}=C_5\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{1+{\mathrm{\ω}}_2^2{C}_6}---\left(15\right)$

公式(15)中，

将公式(5)代入公式(15)，则可以得到第一电机的电磁转矩，即：

$T_{e1}=\frac{C_5\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f}{1+C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2}---\left(16\right)$

同理可以求得第二电机的电磁转矩，即：

$T_{e2}=-\frac{C_5\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}f}{1+C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2}---\left(17\right)$

进一步地，根据公式(16)，求T_e1对Δf的导数，即：

${\left(T_{e1}\right)}^{\′}=\frac{{\mathrm{\πC}}_5\[1-C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2\]}{{\[1+C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2\]}^2}---\left(18\right)$

令(T_e1)'＜0，则有：

$\mathrm{\Δ}f>\frac{R_2^{\′}}{{\mathrm{\πL}}_2^{\′}}---\left(19\right)$

同理也可以求得T_e2对Δf的导数，即：

${\left(T_{e2}\right)}^{\′}=\frac{{\mathrm{\πC}}_5\[C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2-1\]}{{\[1+C_6{\mathrm{\π}}^2{\left(\mathrm{\Δ}f\right)}^2\]}^2}---\left(20\right)$

令(T_e2)'＜0，则有：

$\mathrm{\&Delta;}f<\frac{R_2^{\&prime;}}{{\mathrm{\&pi;L}}_2^{\&prime;}}---\left(21\right)$

因此，根据公式(19)和公式(21)，当Δf在[0,R′₂/πL＇₂]区间变化时，T_e1是Δf的单调增函数，T_e2是Δf的单调减函数，并且在变化过程中总能保持T_e1＝-T_e2。

经过理论分析验证，根据公式(16)及公式(17)并结合图2能够看出，第一电机和第二电机达到平衡，稳定运行在A1点和A2点时，第一电机和第二电机的电磁转矩大小相等，方向相反。并且第一电机M1、第二电机M2的电磁转矩完全决定于Δf，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

例如：在不改变驱动第二电机的第二交流驱动电源的供电频率f₂的情况下，通过第一逆变单元调节驱动第一电机的第一交流驱动电源的频率f₁，若第一交流驱动电源的频率f₁升高，第一电机的同步转速n_s1随之升高，第一电机的机械特性曲线将沿着y轴的正方向向上平移，即直线A₁B₁沿着y轴的正方向向上平移，第一电机与第二电机的稳定工作点随之发生变化，当第一电机和第二电机达到下一个平衡，稳定运行时，在不考虑损耗的理想工况下，在此刻的稳定运行点，第一电机和第二电机的电磁转矩的大小相等，方向相反；同时|n_s1-n|＝|n-n_s2|，由于第一电机的同步转速升高，第一电机的机械特性曲线上移，因此，第一电机和第二电机的实际转速相应的升高，第一电机与第二电机的电磁转矩随之变大。此时，在第一电机和第二电机的电磁转矩小于最大转矩的情况下，可以实现转速的任意调节，调速范围较宽广。

同样的，在不改变驱动第二电机的第二交流驱动电源的供电频率f₂的情况下，通过第一逆变单元调节驱动第一电机的第一交流驱动电源的频率f₁，若第一电机频率f₁降低，则第一电机的同步转速n_s1随之降低，第一电机的机械特性曲线将沿着y轴的负方向向下平移，即直线A₁B₁沿着y轴的负方向向下平移，第一电机与第二电机的稳定工作点随之发生变化，当第一电机和第二电机达到下一个平衡，稳定运行时，在不考虑损耗的理想工况下，在此刻的稳定运行点，第一电机和第二电机的电磁转矩的大小相等，方向相反；同时|n_s1-n|＝|n-n_s2|，由于第一电机的同步转速降低，第一电机的机械特性曲线下移，因此，第一电机和第二电机的实际转速相应的降低，第一电机与第二电机的电磁转矩随之变小。此时，在第一电机和第二电机的电磁转矩小于最大转矩范围内的情况下，可以实现转速的任意调节，调速范围较宽广。

例如，也可以在不改变驱动第一电机的第一交流驱动电源的供电频率f₁的情况下，通过第二逆变单元调节驱动第二电机的第二交流驱动电源的频率f₂，使f₂升高或者降低，第二电机的同步转速n_s2相应的增加或者减小，机械特性曲线相应的沿着y轴的正方向平行上移或者沿着y轴的负方向平行下移，第一电机与第二电机的稳定工作点随之发生变化，当第一电机和第二电机达到下一个平衡，稳定运行时，在不考虑损耗的理想工况下，在此刻的稳定运行点，第一电机和第二电机的电磁转矩的大小相等，方向相反；同时|n_s1-n|＝|n-n_s2|，第一电机和第二电机的实际转速相应的增大或减小，电磁转矩相应的增大或减小。此时，在第一电机和第二电机的电磁转矩小于最大转矩的情况下，可以实现转速的任意调节，调速范围较宽广。

再例如，可以通过第一逆变单元和第二逆变单元同时调节f₁和f₂，此时，第一电机和第二电机的同步转速n_s1、n_s2将随着第一交流驱动电源的频率f₁和第二交流电源的频率f₁的变化而变化，这样，第一电机和第二电机的机械特性曲线将分别沿着y轴平行上移或下移，第一电机与第二电机的稳定工作点随之发生变化，当第一电机和第二电机达到下一个平衡，稳定运行时，在不考虑损耗的理想工况下，在此时的稳定工作点，第一电机和第二电机的电磁转矩的大小相等，方向相反；同时|n_s1-n|＝|n-n_s2|，第一电机和第二电机的实际转速相应的增大或减小，电磁转矩相应的增大或减小。此时，在第一电机和第二电机的电磁转矩小于最大转矩的情况下，可以实现转速的任意调节，调速范围较宽广。

进一步地，在上述情况下，还可以在通过第一逆变单元和第二逆变单元同时调节f₁和f₂时，保证Δf不变，这样，第一电机和第二电机的同步转速n_s1、n_s2将随着第一交流驱动电源的频率f₁和第二交流电源的频率f₁的变化而变化，但是第一电机和第二电机的同步转速n_s1、n_s2的差值保持不变，第一电机和第二电机的机械特性曲线将整体沿着y轴平行上移或下移，第一电机与第二电机的稳定工作点随之发生变化，当第一电机和第二电机达到下一个平衡，稳定运行时，第一电机与第二电机的稳定工作点相应上移或下移，在不考虑损耗的理想工况下，在此时的稳定工作点，第一电机和第二电机的电磁转矩的大小相等，方向相反；同时|n_s1-n|＝|n-n_s2|，第一电机和第二电机的实际转速相应的变化。在该种情形下，由于Δf不变，相应的电磁转矩不变。这样，在电机允许的转速范围内，可以实现转速的任意调节，调速范围更加宽广。

因此，本实用新型提供的交流变频调速系统，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。可以在电磁转矩处于最大转矩的范围内，通过调节第一电机和第二电机的供电频率任意调节电机的实际转速，调速范围较宽广。

进一步地，根据公式(16)和(17)，当Δf＞0，即f₁＞f₂时，T_e1＞0，第一电机运行第一象限，即第一电机处于电动状态，此时，T_e2＜0，第二电机运行第二象限，即第二电机处于发电状态。

相应地，当Δf＜0，即f₁＜f₂时，T_e1＜0，第一电机运行第二象限，即第一电机处于发电状态，此时，T_e2＞0，第二电机运行第一象限，即第二电机处于电动状态。

例如，在图2中，第一电机及第二电机启动后，分别稳定运行在A1点和A2点，此时Δf＞0，即f₁＞f₂时，T_e1＞0，第一电机运行第一象限，即第一电机处于电动状态，T_e2＜0，第二电机运行第二象限，即第二电机处于发电状态。

在第一电机和第二电机分别稳定运行在A1点，A2的情况下，通过第一逆变单元调节驱动第一电机运行的第一交流驱动电源的频率，使f₁逐渐减小，第二逆变单元改变驱动第二电机运行的第二交流驱动电源的频率f₂，使f₂逐渐增大，使Δf减小，并且最终第一电机和第二电机达到平稳，稳定运行时，使Δf＜0，结合图2，在整个调速过程中，第一电机的机械特性曲线将逐渐向下移动，并逐渐像第二象限延伸，相应地，第二电机的机械特性曲线将逐渐向上移动，并向第一象限延伸，当第一电机和第二电机达到平稳，稳定运行时，Δf＜0，相应的T_e1＜0，T_e2＞0，这样，第一电机稳定运行在第二象限，第一电机稳定运行在第一象限。

此外，还可以通过第一逆变单元及第二逆变单元改变驱动第一电机运行的第一交流驱动电源及驱动第二电机运行的第二交流驱动电源的供电相序，实现第一电机和第二电机的正反转，使第一电机和第二电机稳定运行在第三象限或第四象限。例如，参照图2，在第一电机稳定运行在第一象限及第二电机稳定运行在第二象限的情况下，通过第一逆变单元及第二逆变单元改变驱动第一电机运行的第一交流驱动电源及驱动第二电机运行的第二交流驱动电源的供电相序，使得第一电机及第二电机反转，转速小于0，第一电机运行在第四象限，第二电机运行在第三象限。再例如，在第一电机稳定运行在第二象限及第二电机稳定运行在第一象限的情况下，通过第一逆变单元及第二逆变单元改变驱动第一电机运行的第一交流驱动电源及驱动第二电机运行的第二交流驱动电源的供电相序，使得第一电机及第二电机反转，转速小于0，第一电机运行在第三象限，第二电机运行在第四象限。

因此，本实施例一提供的交流变频调速系统能够实现电机的四象限运行，并且调速范围较宽。

本实用新型提供的交流变频调速系统，包括：整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、第一电机和第二电机；

整流单元分别与第一逆变单元和第二逆变单元连接，第一逆变单元和第一电机连接，第二逆变单元和第二电机连接，第一电机和第二电机同轴连接；

整流单元用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至第一逆变单元和第二逆变单元；

第一逆变单元用于将所述直流驱动电源转换为驱动第一电机的第一交流驱动电源，第二逆变单元用于将直流驱动电源转换为驱动第二电机的第二交流驱动电源，第一交流驱动电源和第二交流驱动电源的供电相序相同，所述第一交流驱动电源的供电频率为f₁，所述第二交流驱动电源的供电频率为f₂，通过调节第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。由于是通过调节供电频率来进一步调节电机的转速，因此，可以在最大转矩范围内任意调节，使得电机的转速调节范围更加宽广。此外，通过调节第一交流驱动电源及第二交流驱动电源的供电相序，还可以实现电机的正反转，因此，也能够实现电机的四象限运行。

可选地，本实用新型实施例一提供的交流变频调速系统，整流单元与第一逆变单元和第二逆变单元之间还包括直流滤波单元6，直流滤波单元6用于滤除直流驱动电源中的交流分量。

直流滤波单元6主要包括电容和电感，整流单元1将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源，此时的直流驱动电源为脉动直流驱动电源，经过直流滤波单元6后，直流滤波单元6滤除直流驱动电源中的交流分量，使得直流驱动电源更加平滑。

进一步地，本实用新型实施例一提供的交流变频调速系统，第一逆变单元和第二逆变单元之间直流共母线连接；

当第一电机处于供电状态时，第二电机处于发电状态，第二电机产生的电能通过第二逆变单元和直流母线输送至第一逆变单元；

当第二电机处于供电状态时，第一电机处于发电状态，第一电机产生的电能通过第一逆变单元和直流母线输送至所述第二逆变单元。

基于上述分析，第一电机和第二电机的电磁转矩始终大小相等，方向相反，即当第一电机处于供电状态时，第二电机处于发电状态，此时第二电机产生的电能就通过第二逆变单元和直流母线输送至第一逆变单元。

或者是当第二电机处于供电状态时，第一电机处于发电状态，第一电机产生的电能通过第一逆变单元和直流母线输送至所述第二逆变单元。

这样，通过将第一逆变单元和第二逆变单元之间直流共母线连接，实现了能量的双向流动，使得处于发电状态的电机产生的电能能够通过逆变单元和直流母线输送至与处于电动状态相连的另一个逆变单元，实现了能量的双向流动，使得本实用新型提供的交流变频调速系统的能量利用率更高，更加的节能。

可选地，本实用新型实施例一提供的交流变频调速系统，第一电机和第二电机通过联轴器7同轴连接。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法的流程图。

请参照图3，本实用新型实施例二提供一种交流变频调速方法，应用于本实用新型实施例一的交流变频调速系统，上述交流变频调速方法包括：

S1:将交流驱动电源输入至整流单元，以使整流单元将交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至第一逆变单元和第二逆变单元；

S2:通过调节第一交流驱动电源和/或第二交流驱动电源的供电频率来调节第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，第一交流驱动电源的供电频率为f₁，第二交流驱动电源的供电频率为f₂，n_s1＝60f₁/p₁，n_s2＝60f₂/p₂，第一交流驱动电源和第二交流驱动电源的供电相序相同。

具体的调速方法与调速控制的原理如实施例一描述的一样，此处不再赘述。

本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。可以在电磁转矩处于最大转矩的范围内，通过调节第一电机和第二电机的供电频率任意调节电机的实际转速，调速范围较宽广。

此外，本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法，能够实现电机的四象限运行。

进一步地，本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法，还包括：在整流单元与第一逆变单元和第二逆变单元之间设置直流滤波单元，直流滤波单元用于滤除直流驱动电源中的交流分量。

整流单元将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源，此时的直流驱动电源为脉动直流驱动电源，经过直流滤波单元后，直流滤波单元滤除直流驱动电源中的交流分量，使得直流驱动电源更加平滑。

进一步地，本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法，还包括：将第一逆变单元和第二逆变单元之间进行直流共母线连接；

当第一电机处于供电状态时，第二电机处于发电状态，第二电机产生的电能通过第二逆变单元和直流母线输送至第一逆变单元；

当第二电机处于供电状态时，第一电机处于发电状态，第一电机产生的电能通过第一逆变单元和所述直流母线输送至第二逆变单元。

这样，通过将第一逆变单元和第二逆变单元之间直流共母线连接，实现了能量的双向流动，使得处于发电状态的电机产生的电能能够通过逆变单元和直流母线输送至与处于电动状态相连的另一个逆变单元，实现了能量的双向流动，使得本实用新型提供的交流变频调速系统的能量利用率更高，更加的节能。

进一步地，本实用新型实施例二提供的交流变频调速方法，第一电机和第二电机通过联轴器同轴连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种交流变频调速系统，其特征在于，包括：整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、第一电机和第二电机；

所述整流单元分别与所述第一逆变单元和所述第二逆变单元连接，所述第一逆变单元和所述第一电机连接，所述第二逆变单元和所述第二电机连接，所述第一电机和所述第二电机同轴连接；

所述整流单元用于将输入的交流驱动电源转换为直流驱动电源并分别输入至所述第一逆变单元和所述第二逆变单元；

所述第一逆变单元用于将所述直流驱动电源转换为驱动所述第一电机的第一交流驱动电源，所述第二逆变单元用于将所述直流驱动电源转换为驱动所述第二电机的第二交流驱动电源，所述第一交流驱动电源和所述第二交流驱动电源的供电相序相同，所述第一交流驱动电源的供电频率为f₁，所述第二交流驱动电源的供电频率为f₂，通过调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率来调节所述第一电机的同步转速n_s1和/或所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节所述第一电机和所述第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

2.根据权利要求1所述的交流变频调速系统，其特征在于，调节所述第一交流驱动电源和/或所述第二交流驱动电源的供电频率，包括：

通过所述第一逆变单元调节所述第一交流驱动电源的供电频率为f₁，以调节所述第一电机的同步转速n_s1，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，或者，

通过所述第二逆变单元调节所述第二交流驱动电源的供电频率为f₂，以调节所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|，或者，

通过所述第一逆变单元调节所述第一交流驱动电源的供电频率为f₁，以调节所述第一电机的同步转速n_s1，通过所述第二逆变单元调节所述第二交流驱动电源的供电频率为f₂，以调节所述第二电机的同步转速n_s2，从而调节第一电机的和第二电机的实际转速n，|n_s1-n|＝|n-n_s2|。

3.根据权利要求1或2所述的交流变频调速系统，其特征在于，所述整流单元与所述第一逆变单元和所述第二逆变单元之间还包括直流滤波单元，所述直流滤波单元用于滤除所述直流驱动电源中的交流分量。

4.根据权利要求1或2所述的交流变频调速系统，其特征在于，所述第一逆变单元和所述第二逆变单元之间直流共母线连接；

当所述第一电机处于供电状态时，所述第二电机处于发电状态，所述第二电机产生的电能通过所述第二逆变单元和直流母线输送至所述第一逆变单元；

当所述第二电机处于供电状态时，所述第一电机处于发电状态，所述第一电机产生的电能通过所述第一逆变单元和所述直流母线输送至所述第二逆变单元。

5.根据权利要求1或2所述的交流变频调速系统，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机通过联轴器同轴连接。