CN2627732Y

CN2627732Y - 交流稳压调压调速装置

Info

Publication number: CN2627732Y
Application number: CN 03213683
Authority: CN
Inventors: 郑坤来; 郑宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2013-06-19

Abstract

本实用新型涉及一种交流稳压调压调速装置，特征是负载阻抗的引出端分别接到电源上，负载阻抗的另一端分别串联接在电抗变流移相电路的输入端，电抗变流移相电路的输出端分别接到斩波器的输入端，斩波器吸收回路接到电抗变流移相电路的DLC端，D₀₁、D₀₂、Lo端为零线联接点，控制系统的输出脉冲bF端接到斩波器的bF’，反馈信号VF、IF₁、IF₂与控制系统的输入端VF’、IF₁’、IF₂’连接，调压稳压给定信号EF’与控制系统的输入端EF连接。木实用新型的优点是：功率因数高、谐波电流小、调整范围大、节电显著、结构简单、成本低、使用可靠，维修方便等特点，可广泛适用于单相、三相异步电机调速软起动，及正弦波调压稳压恒流设备。

Description

交流稳压调压调速装置

技术领域

本实用新型涉及一种正弦交流进行斩波、稳压调压、电机调速的一种装置，尤其是一种异步电机稳压调压调速装置。

背景技术

当前用于交流调压稳压装置的可控硅调压、饱和电抗器调压稳压、磁饱和电抗器稳压、电子管稳压、自耦调压器调压等方法，它们都存在着不同程度的缺点，如电压、电流波形奇变，功率因数低，谐波电流大、体积大、损耗大等各种不同的问题；再如交流电动机用的变频调速存在难维修，成本高，易损坏，难以推广应用等问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述存在的技术问题提供一种异步电机调压调速装置，它能通过正弦斩波方法调节电压电流相位和电路中电抗的变化，从而使加在负载的两端的电压是正弦稳压电压，通过负载的电流是正弦电流，采用环路控制系统，可对异步电动机实行软起动，并进行无级调速，恒速运行。

本实用新型是这样实现的：异步电机调压调速装置，包括电源、负载阻抗、控制系统，其特征在于三相负载阻抗A、B、C的引出端分别接到三相电源A、B、C端，三相负载阻抗的另一端a、b、c分别串联接在电抗变流移相电路的输入端a’、b’、c’，电抗变流移相电路的三相输出端aL、bL、cL分别接到斩波器的输入端aL’、bL’、cL’，斩波器的限制电压上升率和电流上升率的吸收回路DLC’接到电抗变流移相电路的DLC端，D₀₁、D₀₂、Lo端为零线联接点，控制系统的输出脉冲bF端接到斩波器的bF’，系统的电压电流反馈信号VF、IF₁、IF₂与控制系统的输入端VF’、IF₁’、IF₂’连接，调压稳压给定信号EF’与控制系统的输入端EF连接。

本实用新型的优点是：功率因数高、谐波电流小、调整范围大、节电显著、结构简单、成本低、使用可靠，维修方便等特点，可广泛适用于单相、三相异步电机调速软起动，及正弦波调压稳压恒流设备。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图。

图2是本实用新型的实例图。

图3为本实用新型实施例1的单相异步电机调压调速装置的电路图。

图4为本实用新型实施例2的三相异步电机调压调速装置的电路图。

图5为本实用新型实施例3电路图。

图6为本实用新型实施例4的三相鼠笼式异步绕线电机转子定子同时调压调速电路图。

图7为本实用新型实施例5三相电感线圈绕在三个铁心上进行调压调速异步电机电路图。

图中负载阻抗1、电抗变流移相电路2、斩波器3、控制系统4、电源指示灯5、开关6、电压调速旋扭7、电源接线柱8、电流表9、散热片10、螺丝孔11、二路电抗变流移相电路2’、二路斩波器3’。

具体实施方式

图1为本实用新型的电路方框图。如图1所示，三相负载阻抗1的A、B、C引出端分别接到三相电源A、B、C端，三相负载阻抗1的另一端a、b、c分别串联接在电抗变流移相电路2的输入端a’、b’、c’，电抗变流移相电路2的三相输出端aL、bL、cL分别接到斩波器3的输入端aL’、bL’、cL’，斩波器3的限制电压上升率和电流上升率的吸收回路DLC’接到电抗变流移相电路2的DLC端，D₀₁、D₀₂、Lo端为零线联接点，控制系统4的输出脉冲bF端接到斩波器3的bF’，系统的电压电流反馈信号VF、IF₁、IF₂与控制系统4的输入端VF’、IF₁’、IF₂’连接，调压稳压给定信号EF’与控制系统4的输入端EF连接。

电抗变流移相电路2对负载阻抗1作用是1：改变电抗大小，可以控制负载阻抗1的电流大小，使负载阻抗1的电压大小变化或保持稳定，进行调压稳压；2：变流作用，利用电抗变流移相电路2中的二极管的单向导电特性，变换加在负载阻抗1的两端电压的正负极性，从而改变电流方向起到变流作用；3：移相作用，利用电抗变流移相电路2中的电容在高频情况下，充放电的特性进行滤波，从而使通过负载阻抗1的电压电流为正弦电压和正弦电流，并且各相相位前移。斩波器3受控制系统4的脉冲控制，对经由电抗变流移相电路2输入进来的各相交流电压及正负半周波形进行斩波。控制系统4根据输入进来的各种反馈信号和给定的EF’信号，由逻辑处理单元进行综合运算，通过运算结果与电压电流调节的同时控制脉冲变化，进而改变斩波器3的斩波工作状态。

图2是本实用新型的实例图。

在机箱外壳的前部设有电源指示灯5、开关6、电压调速旋扭7、电源接线柱8、电流表9，在机箱外壳的后部设有散热片10、固定螺丝孔11。

实施例1：

图3中是单相异步电机调压调速装置调速原理电路图。

图中负载阻抗1的一端与电源的A端连接，负载阻抗1的另一端与电抗变流移相电路2的a’端连接，在电抗变流移相电路2内电容C₁、C₂、C₃、C₄分别与二极管D₁、D₂、D₃、D₄并联，二极管D₃、D₆的阴极和二极管D₁的阳极与电抗变流移相电路2的a’端连接，二极管D₁的阴极与电感线圈L₁一端连接，电感线圈L₁的另一端接在电抗变流移相电路2的aL端，二极管D₄、D₇的阴极和二极管D₂的阳极与电抗变流移相电路2的b’端连接，电抗变流移相电路2的b’端与电源的B端连接，二极管D₂的阴极与电感线圈L₂一端连接，电感线圈L₂的另一端接在电抗变流移相电路2的bL端，电感线圈L₃与二极管D₅串联，二极管D₅的阴极、二极管D₆、D₇的阳极与电抗变流移相电路2的DLC端连接，电感线圈L₃的另一端、二极管D₃、D₄的阳极与电抗变流移相电路2的D₀₁零点连接点连接，电抗变流移相电路2的aL、bL、DLC、D₀₁端分别与斩波器3的aL’、bL’、DLC’、Lo端连接，斩波器3的DLC’端与电容C₅连接，斩波器3的aL’、bL’端和电容C₅的另一端与斩波器3的斩波管K的集电极连接，斩波器3的Lo端与斩波管K的发射极连接，斩波管K的基极与控制系统连接。

它的工作过程是：当R_L负载需要220V电压时，斩波管K为始终导通状态，此时如果电源A为正，B为负时，I₁电流从电源A出发经R_L→D₁→L₁→K_ce→D₄回到电源B构成回路。因为二极管和斩波管K的内阻很小，所以98％以上的交流半波电压降在R_L负载上。同理当B为正，A为负时，98％以上的电压也降在R_L负载上，而电压极性与上半周相反，完成了负载加交流220V全压工作的需要，如果负载需要降低电压，只需将给定电压减小；控制系统根据需要，产生相应的脉冲宽度，控制斩波管K的导通或关断。

当A为正，B为负，K开通时，电流I₁与前面所述I₁相同，在电感线圈L₁中产生感应电压，打点线圈头端为正，尾端为负，从而阻止电流增大，同时电容C₂经L₂放电，电容C₅经K_ce→L₃→D₅放电，将电能转换成磁能储存在磁场中；当K关断时，线圈L₁又产生一个反电势，尾端为正，头端为负，此时电流I₁经负载R_L→L₁→C₅→D₇完成回路，L₂也产生一个反电势，尾端为正，电流从尾端出发C₅→D₇→C₂完成回路。L₃产生感应电流是经D₅→D₇→C₄回到L₃头端。整个K关断期间，R_L有电流，同时磁场减小，将磁能转化为电能，储存在电容中。当K再次导通或关断，又重新开始上述的工作过程，从而完成A在正半周时的斩波调幅调压。

当A为负、B为正，K开通或关断时，同样道理，完成了负半周的调幅调压。

由前所述可以看出，开关晶体管K频繁的开通与关断，对正负半周交流电进行斩波。经电感线圈、电容的电抗变化及电流移相、滤波，使负载电阻两端得到一个可以调节的交流正弦电压和交流正弦电流。由于调压是利用电磁能量转化的电抗调压，所以调压损耗小，效率高。又因为整流二极管并联电容的作用，使流经二级管的非线性电流大大减少，减小了高次谐波，从而提高了功率因数。

实施例2：

图4是三相异步电机调压调速装置调速原理电路图。

在实施例1中的负载阻抗1可以为三相异步电机，三相异步电机三根引出线分别与电源A、B、C连接，另一端的三根引出线分别与电抗变流移相电路2的a’、b’、c’端连接，a’、b’和aL、bL之间的连接电路与实施例1中相同，增加的C相回路在电抗变流移相电路2中连接关系是电容C₁₀、C₉分别与二极管D₁₀、D₉并联，二极管D₁₀、D₈的阴极和二极管D₉的阳极与电抗变流移相电路c’端连接，二极管D₉与电感线圈L₄连接，电感线圈L₄的另一端与电抗变流移相电路2的cL端连接，二极管D₁₀的阳极与电抗变流移相电路2的D₀₁端零点连接点连接，二极管D₈的阴极与电抗变流移相电路2的DLC端连接，电抗变流移相电路2的cL端与斩波器3的cL’端连接，cL’端与斩波管K的集电极连接。

实施例3：

图5是可以增大电压调整范围的三相异步电机的电路图。

图中二极管D₆、D₇、D₈的两端并联电容C₆、C₇、C₈，二极管D₅阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极之间串接二极管D₁₁，二极管D₆、D₇、D₈的阴极接在二极管D₁、D₂、D₉的阴极与电感线圈L₁、L₂、L₄之间，电感线圈L₃与移相电路2的DLC₂端连接，另一端与二极管D₅的阳极连接，二极管D₅的阴极与移相电路2的DLC端连接，二极管D₁₂阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极连接，二极管D₁₂的阳极与移相电路2的DLC₃端连接，斩波器3的aL’、bL’、cL’端与电感线圈L₅一端连接，电感线圈L₅另一端与斩波管K的集电极连接，移相电路2的DLC、DLC₂、DLC₃、D₀₁端与脉冲斩波器3相对应的DLC’、DLC₂’、DLC₃’、Lo端连接，电感线圈L₆的一端与Lo端连接，电感线圈L₆的另一端与二极管D₁₃的阳极连接，二极管D₁₃的阴极与电容C₁₃串联接在斩波管K的集电极上，电感线圈L₆和二极管D₁₃之间连线与DLC₂’端连接，二极管D₁₃和电容C₁₃之间的连线与DLC₃’端连接，DLC’端与电容C₅串联接在斩波管K的集电极上。其它同实施例2。

实施例4：

图6为三相鼠笼式异步绕线电机转子定子同时调压调速电路图。

图6中为两路调压调速的电路图，一路的负载阻抗1可以为三相鼠笼式异步电机定子，电机的定子引出端与电源连接，定子的另一端与电抗变流移相电路2连接，电抗变流移相电路2与斩波器3连接，二路转子的尾端接在一起，接成星形，转子头端与二路电抗变流移相电路2’连接，二路电抗变流移相电路2’与二路斩波器3’连接，斩波器3的斩波管的基极与二路斩波器3’的基极连接，再与控制系统4连接。其它同实施例3。

实施例5：

图7是三相电感线圈绕在三个铁心上进行调压调速异步电机电路图。

图中二极管D₆、D₇、D₈的两端并联电容C₆、C₇、C₈，电感线圈L₁与L₇、L₂与L₈、L₄与L₉之间绕有铁心，电感线圈L₇、L₈与L₉的一端分别与二极管D₁₄、D₁₅、D₁₆的阳极连接，二极管D₁₄、D₁₅、D₁₆的的阴极与电抗变流移相电路2的DLC、DLC₂、DLC₃端连接，二极管D₁₉、D₁₈、D₁₇的阳极与DLC、DLC₂、DLC₃连接，二极管D₁₉、D₁₈、D₁₇的阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极连接，电感线圈L₇、L₈与L₉的另一端与电抗变流移相电路2的D₀₁端连接，电抗变流移相电路2的aL、bL、cL、DLC、DLC₂、DLC₃、D₀₁端与斩波器3相对应的aL’、bL’、cL’、DLC’、DLC₂’、DLC₃’、Lo端连接，DLC’、DLC₂’、DLC₃’端串接电容C₁₄、C₁₅、C₁₆和aL’、bL’、cL’端连接到斩波管K的集电极，发射极与Lo端连接，其它同实施例3。

上述的斩波管可以为晶体管，场效应管，IGBT管、晶闸管等。

实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的工作原理与实施例1相同。

上述的负载阻抗可以为异步电机或变压器。

上述的电抗变流移相电路2内的电容、电感线圈、二极管可以设置在斩波器3内，斩波器3内的电容、电感线圈、二极管可以设置在电抗变流移相电路2内。根据调压范围，性能要求的不同，在实施中可以增减调整影响调压的电感线圈、二极管、电容的电流回路。

上述实施例5中的铁心可以为一个。

Claims

1、交流稳压调压调速装置，包括电源、负载阻抗、控制系统，其特征在于三相负载阻抗(1)A、B、C的引出端分别接到三相电源A、B、C端，三相负载阻抗的另一端a、b、c分别串联接在电抗变流移相电路(2)的输入端a’、b’、c’，电抗变流移相电路(2)的三相输出端aL、bL、cL分别接到斩波器(3)的输入端aL’、bL’、cL’，斩波器(3)的限制电压上升率和电流上升率的吸收回路DLC’接到电抗变流移相电路(2)的DLC端，D₀₁、D₀₂、Lo端为零线联接点，控制系统(4)的输出脉冲bF端接到斩波器的bF’，系统的电压电流反馈信号VF、IF₁、IF₂与控制系统(4)的输入端VF’、IF₁’、IF₂’连接，调压稳压给定信号EF’与控制系统(4)的输入端EF连接。

2、根据权利要求1所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于负载阻抗(1)可以为单相，负载阻抗(1)的引出端与电源A端连接，另一端与电抗变流移相电路(2)的输入端连接；电抗变流移相电路(2)内电容C₁、C₂、C₃、C₄分别与二极管D₁、D₂、D₃、D₄并联，二极管D₃、D₆的阴极和二极管D₁的阳极与电抗变流移相电路(2)的a’端连接，二极管D₁的阴极与电感线圈L₁一端连接，电感线圈L₁的另一端接在电抗变流移相电路(2)的aL端，二极管D₄、D₇的阴极和二极管D₂的阳极与电抗变流移相电路(2)的b’端连接，电抗变流移相电路(2)的b’端与电源的B端连接，二极管D₂的阴极与电感线圈L₂一端连接，电感线圈L₂的另一端接在电抗变流移相电路(2)的bL端，电感线圈L₃与二极管D₅串联，二极管D₅的阴极、二极管D₆、D₇的阳极与电抗变流移相电路(2)的DLC端连接，电感线圈L₃的另一端、二极管D₃、D₄的阳极与电抗变流移相电路(2)的D₀₁连接，电抗变流移相电路(2)的aL、bL、DLC、D₀₁端分别与斩波器(3)的aL’、bL’、DLC’、Lo端连接，斩波器(3)的DLC’端与电容C₅连接，斩波器(3)的aL’、bL’端和电容C₅的另一端与斩波器(3)的斩波管K的集电极连接，斩波器(3)的Lo端与斩波管K的发射极连接，斩波管K的基极与控制系统连接。

3、根据权利要求1或2所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于在C相回路中增加电容C₁₀、C₉分别与二极管D₁₀、D₉并联，二极管D₁₀、D₈的阴极和二极管D₉的阳极与电抗变流移相电路(2)的c’端连接，二极管D₉与电感线圈L₄连接，电感线圈L₄的另一端与电抗变流移相电路(2)的cL端连接，二极管D₁₀的阳极与电抗变流移相电路(2)的D₀₁端连接，二极管D₈的阴极与电抗变流移相电路(2)的DLC端连接，电抗变流移相电路(2)的cL端与斩波器(3)的cL’端连接，cL’端与斩波管K的集电极连接。

4、根据权利要求3所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于在电抗变流移相电路(2)内二极管D₆、D₇、D₈的两端并联电容C₆、C₇、C₈，二极管D₅阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极之间串接二极管D₁₁，二极管D₆、D₇、D₈的阴极接在二极管D₁、D₂、D₉的阴极与电感线圈L₁、L₂、L₄之间，电感线圈L₃与电抗变流移相电路(2)的DLC₂端连接，另一端与二极管D₅的阳极连接，二极管D₅的阴极与电抗变流移相电路(2)的DLC端连接，二极管D₁₂阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极连接，二极管D₁₂的阳极与电抗变流移相电路(2)的DLC₃端连接，斩波器(3)的aL’、bL’、cL’端与电感线圈L₅一端连接，电感线圈L₅另一端与斩波管K的集电极连接，电抗变流移相电路(2)的DLC、DLC₂、DLC₃、D₀₁端与斩波器(3)相对应的DLC’、DLC₂’、DLC₃’、Lo端连接，电感线圈L₆的一端与Lo端连接，电感线圈L₆的另一端与二极管D₁₃的阳极连接，二极管D₁₃的阴极与电容C₁₃串联接在斩波管K的集电极上，电感线圈L₆和二极管D₁₃之间连线与DLC₂’端连接，二极管D₁₃和电容C₁₃之间的连线与DLC₃’端连接，DLC’端与电容C₅串联接在斩波管K的集电极上。

5、根据权利要求4所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于负载阻抗可以为三相鼠笼式异步电机，一路为电机的定子引出端与电源连接，定子的另一端与电抗变流移相电路(2)连接，电抗变流移相电路(2)与斩波器(3)连接，二路转子的尾端接在一起，接成星形，转子头端与电抗变流移相电路(2’)连接，电抗变流移相电路(2’)与斩波器(3’)连接，斩波器(3)的斩波管的的基极与二路斩波器(3’)的基极连接，再与控制系统(4)连接。

6、根据权利要求4所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于在电抗变流移相路(2)二极管D₆、D₇、D₈的两端并联电容C₆、C₇、C₈，电感线圈L₁与L₇、L₂与L₈、L₄与L₉之间可以绕有铁心，电感线圈L₇、L₈与L₉的一端分别与二极管D₁₄、D₁₅、D₁₆的阳极连接，二极管D₁₄、D₁₅、D₁₆的的阴极与电抗变流移相电路(2)的DLC、DLC₂、DLC₃端连接，二极管D₁₉、D₁₈、D₁₇的阳极与DLC、DLC₂、DLC₃连接，二极管D₁₉、D₁₈、D₁₇的阴极与二极管D₆、D₇、D₈的阳极连接，电感线圈L₇、L₈与L₉的另一端与电抗变流移相电路(2)的D₀₁端连接，电抗变流移相电路(2)的aL、bL、cL、DLC、DLC₂、DLC₃、D₀₁端与斩波器(3)相对应的aL’、bL’、cL’、DLC’、DLC₂’、DLC₃’、Lo端连接，DLC’、DLC₂’、DLC₃’端串接电容C₁₄、C₁₅、C₁₆和aL’、bL’、cL’端连接到斩波管K的集电极，发射极与Lo端连接。

7、根据权利要求3所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于斩波管可以为晶体管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管、晶闸管。

8、根据权利要求4所述的交流稳压调压调速装置，其特征在于斩波器(3)内的电感线圈L₅、电感线圈L₆、二极管D₁₃、电容C₁₃、电容C₅可以设置在电抗变流移相电路(2)内，可以在电抗变流移相电路(2)、斩波器(3)内增减电感线圈、二极管、电容。