CN217643208U - 一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，包括整流单元、直流母线、第一逆变单元、第二逆变单元、PWM驱动单元、MCU单元、第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器。整流单元输出端连接直流母线的一侧，直流母线的另一侧连接有两个逆变单元，两个逆变单元的输出端分别连接双绕组电机的一组绕组。两个电流互感器检测双绕组电机的一组绕组中的U相和V相电流，另一个电流互感器检测双绕组电机的另一组绕组中的W相电流，MCU单元的输出端通过PWM驱动单元连接至两个逆变单元的驱动端口。采用双逆变器的二电平并联拓扑结构，一套整流单元、两套逆变单元、一套电流传感器以及一套控制器，实现对一台双绕组电机的变频控制。

Description

一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置

技术领域

本实用新型涉及变频技术领域，特别涉及一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置。

背景技术

煤矿井下高压防爆变频一体机如采用单绕组驱动模式，其整体体积都相对较大，所以对其搬运、安装与维护都会带来一定的困难。

在双绕组电机的变频驱动技术中，公开号为CN 103580584 A的中国专利公开了一种矿井提升机双绕组同步电机的冗余中压交直交变频装置，公开号为CN 206977341 U的中国专利公开了一种基于IEGT的双绕组大功率电机变频调速装置，均是采用2个整套的变频装置，体积较大。

公开号为CN 111682830 A的中国专利公开了一种三相双绕组电机变频一体装置，特殊设计了一款三相双输出变流器(逆变器)，与常规的变频器逆变单元结构不同，互换性不好。

如果一体机变频单元采用双逆变器的二电平并联拓扑并与双绕组电机单元结合，将大大减小变频一体机的体积，为煤矿井下推广一体机应用带来积极的意义。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本实用新型提供一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，采用双逆变器的二电平并联拓扑结构，采用一套整流单元、两套逆变单元、一套电流传感器以及一套控制器，实现对一台双绕组电机的变频控制，大大减小变频装置的体积，适用于矿用防爆变频一体机中双绕组电机的变频装置的设计。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，包括整流单元、直流母线、第一逆变单元、第二逆变单元、PWM驱动单元、MCU单元、第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器。

所述的整流单元输入端连接电网，输出端连接直流母线的一侧，直流母线的另一侧连接两个逆变单元：第一逆变单元和第二逆变单元，第一逆变单元和第二逆变单元的输出端分别连接双绕组电机的一组绕组。

第一电流互感器、第二电流互感器检测双绕组电机的一组绕组中的U相和V相电流，第三电流互感器检测双绕组电机的另一组绕组中的W相电流，第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器的二次侧连接至MCU单元的输入端，MCU单元的输出端通过PWM驱动单元连接至第一逆变单元和第二逆变单元的驱动端口。

进一步地，还包括第一直流电容C1和第二直流电容C2，第一直流电容C1和第二直流电容C2串联后并联在直流母线两端，第一逆变单元的输入端一端连接直流母线上端，另一端连接两个电容串联的中间点，第二逆变单元的输入端一端连接直流母线下端，另一端连接两个电容串联的中间点。

进一步地，还包括主接触器和充电电阻，电网端经由主接触器后连接至整流单元的输入端，充电电阻并联在主接触器两端。

进一步地，还包括充电接触器，充电接触器串联在充电电阻回路中。

进一步地，还包括输入端电抗器，电网端依次经由输入端电抗器、主接触器后连接至整流单元的输入端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型提供一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，采用双逆变器的二电平并联拓扑结构，采用一套整流单元、两套逆变单元、一套电流传感器以及一套控制器，实现对一台双绕组电机的变频控制，大大减小变频装置的体积；适用于矿用防爆变频一体机中双绕组电机的变频装置的设计；双逆变器采用同一套电流采集及控制单元，结构精简，同步性好；

2)双逆变器的输入端均分了直流母线电压，使单路高压系统转换为两路低压驱动输出，降低了器件选型难度，提高了设备可靠性，降低了维护成本；

3)主回路中包括主接触器和充电电阻回路，当设备充电时，由于滤波电容在未充电时阻抗为零，会导致充电瞬间冲击电流过大，损坏整流单元，所以充电电阻在充电时起到限流的作用，当电容充电完成后，主接触器合闸会将充电电阻旁路掉，使主回路正常工作；

4)与现有技术不同，本实用新型还在充电电阻R1和R2的回路中还串联有充电接触器，充电接触器能够控制设备何时充电，防止在检修时主电误操作主回路直接带电，也可以在系统急停时与主接触器一起断开电源；

5)主回路输入端的输入端电抗器能够滤除输入端的尖峰脉动电流并提高功率因数。

附图说明

图1为本实用新型的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置的电气结构图。

图中：L1-输入电抗器TA-控制电源变压器KM1-主接触器R1和R2-充电电阻K1和K2-充电接触器MCU-控制单元DSU-整流单元INU-逆变单元DC-LINK-直流母线PWM-驱动单元HALL-电流互感器MOTOR-电机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，采用双逆变器的二电平并联拓扑结构，采用一套整流单元DSU、两套逆变单元INU、一套电流传感器HALL以及一套控制器MCU，实现对一台双绕组电机的变频控制，大大减小变频装置的体积，适用于矿用防爆变频一体机中双绕组电机的变频装置的设计。

本实用新型的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置包括整流单元DSU、直流母线DC-LINK、第一逆变单元INU1、第二逆变单元INU2、PWM驱动单元、MCU单元、第一电流互感器HALL-U、第二电流互感器HALL-V和第三电流互感器HALL-W。还包括输入端电抗器L1、主接触器KM1和充电电阻R1和R2、第一直流电容C1和第二直流电容C2。

电网端依次经由输入端电抗器L1、主接触器KM1后连接至整流单元DSU的输入端；充电电阻R1和R2并联在主接触器KM1两端，在充电电阻R1和R2的回路中还串联有充电接触器K1和K2。整流单元DSU的输出端连接直流母线DC-LINK的一侧，直流母线DC-LINK的另一侧连接有两个逆变单元INU：第一逆变单元INU1和第二逆变单元INU2，第一逆变单元INU1和第二逆变单元INU2的输出端分别连接双绕组电机MOTOR的一组绕组。将第一直流电容C1和第二直流电容C2串联后并联在直流母线DC-LINK两端，第一逆变单元INU1的输入端一端连接直流母线上端DC-LINK+，另一端连接两个电容串联的中间点D，第二逆变单元的输入端一端连接直流母线下端DC-LINK-，另一端连接两个电容串联的中间点D，形成二电平并联拓扑结构。

第一电流互感器HALL-U、第二电流互感器HALL-V检测双绕组电机的一组绕组中的U相和V相电流，第三电流互感器HALL-W检测双绕组电机的另一组绕组中的W相电流，第一电流互感器HALL-U、第二电流互感器HALL-V和第三电流互感器HALL-W的二次侧连接至MCU单元的输入端，MCU单元的输出端通过PWM驱动单元连接至第一逆变单元INU1和第二逆变单元INU2的驱动端口。本实用新型的实施例图1中，PWM驱动单元和MCU单元的电源均通过电压转换单元从直流母线DC-LINK上取电。

本实用新型中，两套逆变器INU共用一套电流检测(第一电流互感器HALL-U、第二电流互感器HALL-V和第三电流互感器HALL-W分别检测输出电机端的V、V、W三相电流，为一套电流检测)和MCU控制单元。其检测原理解释如下：由于双绕组电机的两个绕组电气参数，相位角度完全一样，经过仿真及其验证，MCU控制单元输出两路幅值、相位相同的PWM电压给两个绕组，其电流趋势、动态性能几乎完全一致，这相当于驱动其中一个绕组，另一个绕组的动态响应几乎是一样的，所以为了精简控制，我们采用三个电流传感器分别安装在两组绕组上，如图1所示，这样就相当于单绕组控制，实际却是两个绕组运行的效果，同时也实现了对两个绕组的保护，双逆变器INU采用同一套电流采集及控制单元，结构精简，同步性好。

本实用新型双逆变器INU的输入端均分了直流母线DC-LINK电压，使单路高压系统转换为两路低压驱动输出，降低了器件选型难度，提高了设备可靠性，降低了维护成本。图1中，整流单元DSU将电网的高压三相AC3300V整流成直流4600V，然后通过第一直流电容C1和第二直流电容C2将直流电压分压成两路直流2300V，分别输出给两个逆变单元INU1和INU2。

与现有技术不同，本实用新型还在充电电阻R1和R2的回路中还串联有充电接触器K1和K2，当充电完成后能够断开充电回路，保护充电电阻R1和R2。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (5)

1.一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，其特征在于，包括整流单元、直流母线、第一逆变单元、第二逆变单元、PWM驱动单元、MCU单元、第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器；

所述的整流单元输入端连接电网，输出端连接直流母线的一侧，直流母线的另一侧连接两个逆变单元：第一逆变单元和第二逆变单元，第一逆变单元和第二逆变单元的输出端分别连接双绕组电机的一组绕组；

第一电流互感器、第二电流互感器检测双绕组电机的一组绕组中的U相和V相电流，第三电流互感器检测双绕组电机的另一组绕组中的W相电流，第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器的二次侧连接至MCU单元的输入端，MCU单元的输出端通过PWM驱动单元连接至第一逆变单元和第二逆变单元的驱动端口。

2.根据权利要求1所述的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，其特征在于，还包括第一直流电容C1和第二直流电容C2，第一直流电容C1和第二直流电容C2串联后并联在直流母线两端，第一逆变单元的输入端一端连接直流母线上端，另一端连接两个电容串联的中间点，第二逆变单元的输入端一端连接直流母线下端，另一端连接两个电容串联的中间点。

3.根据权利要求1所述的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，其特征在于，还包括主接触器和充电电阻，电网端经由主接触器后连接至整流单元的输入端，充电电阻并联在主接触器两端。

4.根据权利要求3所述的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，其特征在于，还包括充电接触器，充电接触器串联在充电电阻回路中。

5.根据权利要求3所述的一种双逆变器驱动双绕组电机的变频装置，其特征在于，还包括输入端电抗器，电网端依次经由输入端电抗器、主接触器后连接至整流单元的输入端。

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