CN2612151Y - 利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 - Google Patents
利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2612151Y CN2612151Y CN 03243102 CN03243102U CN2612151Y CN 2612151 Y CN2612151 Y CN 2612151Y CN 03243102 CN03243102 CN 03243102 CN 03243102 U CN03243102 U CN 03243102U CN 2612151 Y CN2612151 Y CN 2612151Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- converter
- inv
- frequency converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
一种利用低压变频技术实现中压变频调速的变频器，中压(1～10kV)绕线式异步电动机转子侧接电压型交－直－交变频器，变频器由斩波式低压(＜600V)整流器连接PWM正弦波直－交低压(＜600V)逆变器组成，通过控制斩波占空比实现中压电动机调速。本变频器的特点是不需要或仅需很小直流电抗。采用PWM正弦波逆变器使逆变器输出的无功功率可以在容量允许的条件下从感性到容性任意调节，使总功率因数得到提高，并减小了谐波。
Description
技术领域
本实用新型属于大功率(＞200kW)中压交流电动机(1kV-10kV)调速技术领域。特别涉及一种利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器。
背景技术
现有大功率(＞200kW)中压电动机(1kV--10kV)调速系统主要分为定子侧变频调速和转子侧逆变串级调速两大类。
定子侧变频调速，在电机定子侧接中压变频器，通过改变定子电压和频率，来调节转速。中压变频器容量大，均为电动机额定功率PN的120％左右，变换电压高，需要许多电力电子器件串联，装置庞大、复杂、价高，可靠性受影响。
转子侧晶闸管逆变串级调速，在电机转子侧接不可控整流及晶闸管逆变器，通过改变转子电压来调节转速。转子电压低(＜1200V)，加之风机和泵要求调速范围小(一般40~50％)，使调速装置低压(＜600V)变换电能，且容量小(40％~50％PN)，避免了中压调速的困难。传统串级调速装置主电路由不可控整流器、晶闸管逆变器、平波电抗器和整流变压器等4大部件组成，其缺点是设备多、体积大，晶闸管逆变器的移相控制导致运行功率因数低，谐波大。
在改进的内反馈电机+晶闸管斩波及逆变的串级调速装置中，通过在电机定子中加装一套附加电源绕组，把电机和变压器做在一起，减少了设备；通过直流斩波，使逆变器容量进一步减小，运行功率因数提高。在额定时系统总功率因数略低于电机本身功率因数，但随转速下降，受晶闸管逆变器影响，功率因数下降多。电机经常工作在轻栽、较低速度下，该缺点使电机运行平均功率因数低，在中间直流回路中需要2台庞大的直流电抗器是该改进方案的不足。
发明内容
本使用新型的目的是提供一种利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器。针对上述中压电动机变频调速方法中的缺点，本实用新型利用成熟的低压(＜600V)变频技术，实现驱动大功率(200kW以上)风机和泵的中压(1kV~10kV)绕线式异步电动机调速。变频器的容量仅是电机额定功率的PN的20％~50％，使中压变频调速系统的价格大大降低。在接近额定工况时，电源侧功率因数不低于电机本身功率因数，输入电路中无明显谐波。
本使用新型的目的是这样实现的：一种利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，中压(1～10kV)绕线式异步电动机转子侧接电压型交-直-交变频器调速的变频器，其特征是：变频器由斩波式低压(＜600V)整流器CR连接PWM正弦波直-交低压(＜600V)逆变器INV组成。
斩波式低压(＜600V)整流器CR是由为三相不可控整流器DR连接可关断电力电子器件的斩波器IC组成，INV为可关断电力电子器件的逆变器连接INV储能电容CD组成。
斩波式低压(＜600V)整流器CR是由为三相不可控整流器DR连接IGBT可关断电力电子器件的斩波器IC组成，INV为IGBT可关断电力电子器件的逆变器连接INV储能电容CD组成。
本实用新型的有益效果：与现有的定子侧中压变频器相比，本实用新型用(20％~50％)PN的通用低压变频器控制100％PN中压电动机，实现大功率风机和泵的40％~50％调速要求，避免了中压变频的困难，设备少，价格便宜，其价格仅为定子侧中压变频器价格的30％~50％。与现有的转子侧晶闸管逆变串调相比，本实用新型省去庞大直流电抗器或仅需很小直流电抗器，主回路简单，功率因数高，谐波小。
我国年发电量近50％用于风机和泵驱动，把它们、特别是大功率风机和泵的驱动从传统的恒速改为调速运行，可节省大量的电能(平均30％~40％)和燃料，改善环境，优化工艺过程，提高产品产量和质量及减少维护，产生巨大的社会效益。但由于目前调速技术性能尚不理想、且价格较高，影响了该领域调速技术的推广。本实用新型使大功率中压交流电动机变频调速技术得到很大改进，并降低了成本。
附图说明
图1为采用本实用新型的变频调速系统图，图中M为市场上已有的中压(1kV~10kV)内反馈绕线式异步电动机。内反馈绕线式异步电动机不需逆变电源变压器，主回路最简单，是本实用新型推荐优选方案。图中CR为斩波式整流器，DR为三相不可控整流器，IC为采用IGBT(或其它可关断电力电子器件)的斩波器，INV为采用IGBT(或其它可关断电力电子器件)的逆变器，CD为INV储能电容，IS为电动机定子电流，IR为电动机转子电流，UR为电动机转子电压，IDR为DR输出直流电流，UDR为DR输出直流电压，ID为CR输出电流，UD为CR输出电压，Iaw为INV输出电流，Uaw为INV输出电压。
图2为采用本实用新型的变频调速系统图，图中M为中压(1kV~10kV)普通绕线式异步电动机。采用此方案需要一台电源变压器，适用于现有普通绕线异步电动机传动的改造。图中T为电源变压器，其它符号与图1中符号定义相同。
具体实施方案
利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，中压(1～10kV)绕线式异步电动机转子侧接电压型交-直-交变频器调速的变频器，其特征是：变频器由斩波式低压(＜600V)整流器连接PWM正弦波直-交低压(＜600V)逆变器组成，通过控制斩波占空比实现中压电动机调速。
利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，斩波式整流器主要利用电动机转子漏感实现斩波，不需要或仅需很小直流电抗。
利用低压变频技术实现中压变频调速的变频器，采用PWM正弦波逆变器，使逆变器输出的无功功率可以在容量允许的条件下从感性到容性任意调节，使总功率因数得到提高，并减小了谐波。
本实用新型的转子变频调速系统示于图1、图2。
驱动电动机为市场上已有的中压(1kV~10kV)内反馈绕线式异步电动机(见图1)或普通中压绕线式异步电动机(见图2)。
内反馈绕线式异步电动机定子中有一套三相附加绕组AW，输出50Hz固定电压UaW，供逆变器INV用，接受回馈电流Iaw，无逆变电源变压器(见图1)。
用于普通中压绕线式异步电动机时的逆变器INV，通过逆变电源变压器与中压电网连接(见图2)。
调速装置接在电机转子侧，转子电压
UR＝sUR0
式中：s＝(n0-n)/n0----滑差，UR0为电机不转、s＝1时的转子电压。
现有电机UR0＜1200V，当调速范围限制到50％(s＝0.5)时，URmax＜600V，所以变频调速器是低压的。
变频器是一套由斩波整流器CR和通用的IGBT(或其它可关断电力电子器件)逆变器INV组成的电压型正弦波交-直-交变频器。CR由三相不可控整流模块DR和一套IGBT(或其它可关断电力电子器件)斩波模块IC组成。IC开关频率为工业常用的2~3kHz，可以利用电机转子漏感实现斩波，不需另加或只需加很小的直流电抗。INV为电压型逆变器，在直流母线上无电抗，故本装置省去了庞大的直流电抗器。电压型逆变器所需之储能电容为直流电容，体积小、容量大，装在通用逆变器中。
逆变器INV用以把直流母线功率PD＝UD·ID回送至电机定子及维持直流母线电压UD固定，经DR整流后转子电压
UDR＝(1-D)UD
式中：D----斩波占空比，通过改变D就可以改变转子电压UR，实现调速。
逆变器及附加绕组容量按PDmax＝(UD·ID)max≈√3(UR·IR)max计算。对于恒转矩负载，IR不随转速变化，PDmax出现在最大滑差s＝0.5时，PDmax＝0.5PN。绝大多数风机和泵类负载是二次型负载，IR∝n2，转速n高时，IR大，UR小，PD不大；n低时，IR小，UD大，PD也不大；最大PD出现在n＝2/3n0(s＝1/3)时，PDmax＝0.15PN，考虑到负载不是严格的二次关系，设备留一定裕量，取PINV＝(0.2~0.5)PN，用(20％~50％)PN功率的逆变器控制100％的PN功率电机调速。
INV是PWM正弦波逆变器，输出电流Iaw接近正弦波，加之INV功率小，电机定子电流IS中谐波很小，基本上对电网无影响。INV输出的无功可以在容量允许条件下从感性到容性间任意调整(包括零)。在n＝nN时，UR≈0，PD≈0，INV可提供全容量的容性无功电流，部分补偿电机励磁及转子整流换相产生的感性无功，使总功率因数高于电机本身的功率因数。在PD＝PDmax时，INV的无功为零，保证运行所需有功。由于INV不产生感性无功，故所有工况下的功率因数都比用晶闸管逆变高，谐波小。
由于UD与URmax可以通过改变最小占空比Dmin来改变，且UD大小不影响INV容量(UD高、ID小，PD不变)，为电机设计选取附加绕组电压和转子电压提供了方便(这两绕组匝数很少，难匹配)。
Claims (3)
1、一种利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，中压(1～10kV)绕线式异步电动机转子侧接电压型交-直-交变频器调速的变频器，其特征是：变频器由斩波式低压(＜600V)整流器CR连接PWM正弦波直-交低压(＜600V)逆变器INV组成。
2、根据权利要求1所述的利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，其特征是：斩波式低压(＜600V)整流器CR是由为三相不可控整流器DR连接可关断电力电子器件的斩波器IC组成，INV为可关断电力电子器件的逆变器连接INV储能电容CD组成。
3、根据权利要求1所述的利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器，其特征是：斩波式低压(＜600V)整流器CR是由为三相不可控整流器DR连接IGBT可关断电力电子器件的斩波器IC组成，INV为IGBT可关断电力电子器件的逆变器连接INV储能电容CD组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03243102 CN2612151Y (zh) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03243102 CN2612151Y (zh) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2612151Y true CN2612151Y (zh) | 2004-04-14 |
Family
ID=34168943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03243102 Expired - Lifetime CN2612151Y (zh) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2612151Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100355197C (zh) * | 2005-03-15 | 2007-12-12 | 北京华拿东方能源科技有限公司 | 具有颠覆保护的中压电动机斩波式调速数字智能控制系统 |
| CN100358236C (zh) * | 2005-03-15 | 2007-12-26 | 北京华拿东方能源科技有限公司 | 采用低压变频器实现中压电动机调速的数字智能控制系统 |
| CN100399697C (zh) * | 2004-11-05 | 2008-07-02 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 绕线式转子感应电动机的控制器 |
| CN106899246A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-06-27 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
| CN106899245A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-06-27 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
-
2003
- 2003-04-04 CN CN 03243102 patent/CN2612151Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100399697C (zh) * | 2004-11-05 | 2008-07-02 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 绕线式转子感应电动机的控制器 |
| CN100355197C (zh) * | 2005-03-15 | 2007-12-12 | 北京华拿东方能源科技有限公司 | 具有颠覆保护的中压电动机斩波式调速数字智能控制系统 |
| CN100358236C (zh) * | 2005-03-15 | 2007-12-26 | 北京华拿东方能源科技有限公司 | 采用低压变频器实现中压电动机调速的数字智能控制系统 |
| CN106899246A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-06-27 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
| CN106899245A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-06-27 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
| CN106899246B (zh) * | 2017-05-03 | 2019-01-04 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
| CN106899245B (zh) * | 2017-05-03 | 2019-01-04 | 上海理工大学 | 直流电动驱动装置以及电动设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103001573B (zh) | 中压变频驱动系统 | |
| CN111628660B (zh) | 压缩机变频调速系统及直流母线电压的控制方法 | |
| CN101051748A (zh) | 旋转电磁型统一潮流控制装置 | |
| CN2612151Y (zh) | 利用低压变频技术实现中压电机变频调速的变频器 | |
| CN101378244B (zh) | 高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制器 | |
| CN102568799B (zh) | 移相变压器以及带有该移相变压器的电能传输装置 | |
| CN106864715A (zh) | 双馈式船舶混合轴带电机单机起动与推进的系统及方法 | |
| CN100463328C (zh) | 旋转电磁型能量变换装置 | |
| CN1508962A (zh) | 升降设备的电力控制装置 | |
| CN2701167Y (zh) | 一种能够实现四象限运行的中压变频调速装置 | |
| CN2567865Y (zh) | 直流母线结构式电压型高－低－高高压变频调速装置 | |
| CN1567707A (zh) | 高性能通用异步电动机电流反馈控制方法 | |
| CN202094840U (zh) | 新型起重绕线电动机转子斩波调速系统 | |
| Qin et al. | Considerations of harmonic and torque ripple in a large power doubly salient electro-magnet motor drive | |
| CN101034829A (zh) | 一种高压交流电机节能改造方法 | |
| CN1197234C (zh) | 多相电机无谐波变频调速装置 | |
| WO2022252370A1 (zh) | Spim电机驱动电路及方法 | |
| CN201282446Y (zh) | 高压电机并联斩波和双逆变调速节能控制装置 | |
| CN2796228Y (zh) | 电脑控制高压绕笼异步调速电机及机电一体化装置 | |
| CN2214050Y (zh) | 谐波调速异步电动机 | |
| CN2343380Y (zh) | 用于抽油机节能的串级调速装置 | |
| CN2126751Y (zh) | 贯通式逆变器型内反馈调速电动机 | |
| CN2671228Y (zh) | 单元串联式高压提升机变频器 | |
| CN202111657U (zh) | 窑头排风机调速装置 | |
| CN2244266Y (zh) | 鼠笼异步电机串级调速装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20130408 Granted publication date: 20040414 |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Wang Rongsheng Document name: Notification of Expiration of Patent Right Duration |