专利名称：高压电机全数字化双馈调速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机调速装置，尤其是涉及一种高压绕线式电机双馈调速装置。
背景技术：
目前、高压绕线式电机现有的主要调速方案是串级调速装置。串级调速最大的问题是电机在调速运行时，功率因数极差，实际运行时必需另外增加无功补偿装置。双馈调速不但能从根本上解决高压电机在调速运行时的功率因数差的问题，还能实现交流电机在同步转速以上进行调速运行。是一种更具前景的调速方案。双馈调速不但能在风机、水泵中得到应用，还可在风力发电等新领域中广泛采用。双馈调速系统虽然技术先进，但控制线路复杂。同时，一般的双馈调速系统要求转子绕组具有4根或6根输出联线，而普通的绕线电机只有3根联线、3套滑环。所以，在普通电机上采用双馈调速还需对其转子绕组出线进行必要的改进，这将极大影响双馈调速的推广应用。
发明内容
本发明旨在克服现有的高压绕线式电机串级调速在运行时，功率因数极差，实际运行时必需另外增加无功补偿装置的缺陷，提供一种控制线路简单，功率因数高，可直接应用于普通绕线电机的高压电机全数字化双馈调速装置。
本发明的技术方案是它包括四CPU微机控制箱，3套晶闸管反并联全控桥整流器，具有3套输出绕组的整流变压器，3套转子电流传感器，1套定子电流传感器，1套定子电压传感器，1个频率给定电位计，所述电流传感器、电压传感器和电位计均与四CPU微机控制箱输入端相连接，所述微机控制箱的输出端联接到3套晶闸管反并联全控桥整流器的触发输入端，每套整流器的电源输入端与一套整流变压器的输出绕组相连，3套整流器的输出端按照Y形接法联接形成三相输出经接触器与高压电机转子绕组联接。
本发明的有益效果用四CUP微机控制箱完成双馈调整装置的全部控制功能，极大地简化双馈调整装置的控制线路，实现了硬件控制功能的软件化；3套独立输出绕组的整流变压与3组晶闸管反并联全控桥的分别联接的接线方式，保证了双馈调速装置可直接向只有3根联线的普通高压绕线式电机的转子供电。通过功率因数的闭环控制，可使高压电机在最为高效节能的条件下稳定地调速运行。
图1是本发明一实施例的原理方框图；图2是图1所示实施例的微机控制箱原理方框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照附图，本实施例包括四CPU微机控制箱A，3套晶闸管反并联全控桥整流器A1-A3，具有3套输出绕组的整流变压器T，3套转子电流传感器TA2-TA4，1套定子电流传感器TA1，1套定子电压传感器TV，1个频率给定电位计RP所述电流传感器、电压传感器和电位计均与四CPU微机控制箱输入端连接，微机箱的输出端联接到3套晶闸管反并联全控桥整流器的触发输入端，每套整流器的电源输入端与一套整流变压器的输出绕组相连，3套整流器的输出端按照Y形接法联接形成三相输出经接触器KM3与高压电机M转子绕组联接。
四CPU微机控制箱内部含有3片双PAM芯片，每个双口RAM芯片分别与主CPU总线和从CPU内部总线相接。
定子电压传感器和定子电流传感器与四CPU微机控制箱相连。
双馈调速的基本原理是利用一套三相交流低频电源注入电机转子绕组，根据感应电机转子绕组电流产生的旋转磁场相对静止的运行原理，可以得出双馈调速运行时，电动机的转速与转子电流频率和相序的关系表达式为ω1＝ω1±ω2 (1)S＝(ω1-ωr)/ω1＝±ω2/ω1(2)式中ω1为定子旋转磁场的电角速度，ω2为转子旋转磁场的电角速度。
当ω1和ω2旋转方向相同，式(1)和式(2)中取“+”，电机低于同步转速运行，当ω1和ω2旋转方向相反时，式(1)和式(2)中取“-”是电机高于同步转速运行，当ω2＝0时，低频电源馈入直流励磁电流，电机以同步转速运行。
双馈调速系统的低频电源要求必须具有能量双向流动的能力，输出频率一般在工频的三分之一以下，用3组晶闸管反并联全控桥组成的交-交低频电源是实现这种低频电源比较经济可靠的技术方案。在本实用新型中如图1所示，A1～A3三套晶闸管反并联全桥与整流变压器的三套副绕组分别联接，A1～A3的输出联接成Y型接法，就构成了交-交低频电源装置的主回路。对于这样一个庞大的晶闸管群(共36只晶闸管)，如果用一般的控制电路来完成触发控制任务，线路将十分复杂庞大，可靠性将大大降低，本实用新型中只用了一台微机控制箱就完成这一任务。
双馈调速装置中的微机控制箱如果只用一个单片机CPU的方案无论是在硬件上还是在软件上均难以胜任这么多的控制任务，必须有多个CPU偕同才能完成。本实用新型的微机箱用了4个十六位单片机CPU构成了微机控制系统。见附图2。这其中一个为主CPU进行系统运算和控制，三个从属CPU各自负责一相低频输出的晶闸管反并联全桥的触发控制。主、从CPU之间由双口RAM作为数据交换接口，实现了控制信息的高速通道。保证了系统控制的实时性的要求。具体做法是每个从属CPU通过其内部总线构成一个独立的单片机系统，完成各自的控制功能，在这个内部总线中挂上一个双口RAM芯片，双口RAN的另外一侧直接接入主CPU的总线系统，这样3个双口RAN芯片又成为主CPU的直接存贮单元，使得主、从CPU之间无需通过复杂的通讯协议，就可透明地直接相互读取数据，实现了主、从结构上的高速数据交换和硬件通道的扩展。从而为实现了一台微机控制箱同时控制触发36只晶闸管和完成双馈调速系统的各项控制策略提供了硬件保障。
双馈调速系统另一个解决的技术问题是系统控制策略，在本发明中，双馈调速装置的控制策略为功率因数闭环控制，这是通过图1中对电机定子U相电流和定子V、W线电压的检测，经微机系统中主CPU的计算，得到电机实际运行时的功率因数，并与微机内部设定的功率因数进行比较，经软件PID运算控制交-交低频电源输出的转子电流幅值，达到使电机保持恒定功率因数运行的目的。
本发明另一个控制策略是交-交低频电源的输出频率，按他控原则进行，由图1中RP电位计直接控制转子频率，即对电机的转速施行开环控制。这样可以不用在电机上安装速度传感器，简化系统配置有利于双馈调速的应用推广。
本发明中，液体启动变阻器R和启动接触器KM1用于电机的启动，转子短接接触器KM2用于电机在额定转速运行。KM3接触器用于交-交低频电源的投入，使电机进入双馈调速运行。
权利要求
1.一种高压电机全数字化双馈调速装置，其特征在于，它包括四CPU微机控制箱，3套晶闸管反并联全控桥整流器，具有3套输出绕组的整流变压器，3套转子电流传感器，1套定子电流传感器，1套定子电压传感器，1个频率给定电位计，所述电流传感器、电压传感器和电位计均与四CPU微机控制箱输入端相连接，所述微机控制箱的输出端联接到3套晶闸管反并联全控桥整流器的触发输入端，每套整流器的电源输入端与一套整流变压器的输出绕组相连，3套整流器的输出端按照Y形接法联接形成三相输出经接触器与高压电机转子绕组联接。
2.根据权利要求1所述的高压电机全数字化双馈调速装置，其特征是所述四CPU微机控制箱内部含有3片双口PAM芯片，每个双口RAM芯片分别与主CPU总线和从CPU内部总线相接。
全文摘要
一种高压电机全数字化双馈调速装置，本发明特别适用高压绕线式电机双馈调速装置领域。它包括有四CPU微机控制箱，3套晶闸管反并联全控桥整流器，具有3套输出绕组的整流变压器，3套转子电流传感器，1套提子电流传感器，1套定子电压传感器，1个频率给定电位计所过的电流传感器电压传感器和电位计均与四CPU微机控制箱输入端相连接，微机箱的输出端联接到3套晶闸管反并联全控桥整流器的触发输入端，每套整流器的电源输入端与一套整流变压器的输出绕组相连。本发明极大地简化双馈调整装置的控制线路，实现了硬件控制功能的软件化；保证了双馈调装置可直接向只有3根联线的普通高压绕线式电机的转子供电；可使高压电机在最为高效节能的条件下稳定地调速运行。
文档编号H02P27/05GK101018039SQ20061013691
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者冯大唯 申请人:湘潭电机股份有限公司