专利名称：用于高压电动机调速转子侧控制的双重逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压电动机转子侧控制的双逆变调速技术。广泛应用 于电力、水泥及冶金等行业的风机水泵类负载的绕线式电动机无级调速， 特别适合于绕线式电机的调速技术改造项目。属于机电技术领域。
(二)
背景技术：
风机、水泵的应用范围极广，其年耗电量约占总用量的43%。目 前，这类设备大多不能调速，只能采用阀门或挡风板来调节流量以满 足负荷变化的要求。在低压系统中，变频调速技术已经相当成熟，完 全可以满足国内调速市场的需要。而在大功率(》250kW)高压系统 中，变频调速和高频斩波内反馈调速是目前比较常用的调速方式。
变频调速串接在电源和电动机之间，因此要承受电动机的全部功 率，变频调速装置通过改变定子频率和电压来调节电动机转速，而大 功率电机供电电压高(3-10kV)，目前电力电子器件的耐压制造水平低， 变频器承受较高的电压，大量的电力电子器件串联运行，结构复杂。
对于基建项目，釆用高频斩波内反馈调速和变频调速都是可行的 方案。对于改造项目，如原负载电动机是鼠笼式的，可以采用变频调 速方案，如采用高频斩波内反馈调速，需要更换成内反馈电动机，原
来的鼠笼电机报废，增加了大量的投资，另外，更换后的电动机同原 电动机安装尺寸不匹配，还需要改造电动机安装基础，工程量较大。
在水泥、冶金等高耗能行业，存在着大量的绕线式电动机，这部 分电机在进行节能改造时，如果采用变频调速方案，需要把电动机的 转子引线短接，但是如果变频器运行中出现故障，电动机改为工频运 行时，由于转子短接后的电动机不能直接启动(绕线式电动机正常启 动时，需要在转子回路串入电阻实现软启动)，需要重新把原来的绕 线电机启动系统恢复，影响正常的生产并且工程投资和工程量大。如 果采用传统的串级调速方式，通过逆变变压器向电网反馈能量，虽然 可以通过斩波控制减少逆变变压器的容量，功率因数有所提高，但是 由于没有了内反馈调节线圈的绕组分布消除谐波的效果，以及与高压 电源的隔离作用，传统的串级斩波调速方式存在着对电网的谐波影响 大的问题。
发明内容
本发明的目的在于对于绕线式电动机调速改造项目，克服采用高 压变频需转子绕组短接但无法直接工频启动的缺点，可以保留原电动 机，提供一种可以通过逆变变压器同时能够降低谐波影响，不用再增 加滤波装置的用于高压电动机调速转子侧控制的双重逆变器。
本发明的目的是这样实现的 一种用于用于高压电动机调速转子侧 控制的双重逆变器，其特征在于所述双重逆变器包括两个独立的逆变器
Ql、 Q2和一个双逆变三绕组变压器T，所述两个独立的逆变器Q1、 Q2
并联连接，逆变器Q1包括6支晶闸管Q11 Q16和一个电抗器L3，晶闹 管Qll的阳极、晶闸管Q13的阳极和晶闸管Q15的阳极共同连接在一起， 连接到电抗器L3的输出端；晶闸管Q14的阴极和晶闸管Q16的阴极和晶 闸管Q12的阴极共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入负极端(E端)； 晶闸管Qll的阴极和晶闸管Q14的阳极共同连接在一起、晶闸管Q13的 阴极和晶闸管Q16的阳极共同连接在一起以及晶闸管Q15的阴极和晶闸管 Q12的阳极共同连接在一起分别构成逆变器Ql的三相交流输出端(Al、 Bl、 Cl)，
相同结构的逆变器Q2包括6支晶闸管Q21 Q26和一个电抗器L4， 晶闸管的Q 21阳极、晶闸管Q23的阴极和晶闸管Q25的阳极共同连接在 一起，连接到电抗器L4的输出端；晶闸管Q24的阴极、晶闸管Q26的阴 极和晶闸管Q22的阴极共同连接在一起，连接到双重逆变部分的输入负极 端(E端)；晶闸管Q21的阴极和晶闸管Q24的阳极共同连接在一起、晶 闸管Q23的阴极和晶闸管Q26的阳极共同连接在一起以及晶闸管Q25的 阴极和晶闸管Q22的阳极共同连接在一起分别构成逆变器Q2的三相交流 输出端(A2、 B2、 C2)，
逆变器Ql的电抗器L3的输入端和逆变器Q2的电抗器L4的输入端 共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入正极端(P2端)。
所述双逆变三绕组变压器T有三套绕组，其中高压侧有一套绕组，三 相接成Y形，连接到高压电动机电源入口侧U、 V、 W，低压侧有两套绕 组，一套绕组Tql三相接成Y形,连接到逆变器Q1的三相交流输出端(A1、Bl、 Cl)，另一套绕组Tq2三相接成A形，连接到逆变器Q2的三相交流 输出端(A2、 B2、 C2)，
所述低压侧的两套绕组Tql和Tq2设计为移相绕组，相位相差60° 。
本发明具有如下优点
1、 对于绕线式电动机调速改造项目，可以保留原电动机，利用本 调速系统中的一台三绕组移相式逆变变压器，把能量反馈到电动机的 电源入口侧，由于采用了三绕组逆变变压器，可以降低谐波影响，不 用再增加滤波装置。
2、 可以实现多台调速装置的并联运行，特别有利于超大容量电机 的运行控制。例如，可以将两台3500KW的调速装置并联运行，控制 一台7000KW的绕线电动机、双馈电动机或内反馈电动机调速运行， 本发明特别适合用于于大型水泵电机(功率大于5000KW)的调速运 行。
(四)
图1为本发明用于高压电动机转子侧控制的双重逆变器的电路图。 图2为本发明的双重逆变器电路运行电流的矢量图。 图3为本发明的双重逆变器电路运行电流的波形图。
(五)
具体实施例方式
参见图1，本发明涉及的用于高压电动机转子侧控制的双重逆变器， 由两个独立的逆变器Q1、 Q2和一个双逆变三绕组变压器T组成。所述两 个独立的逆变器Q1、 Q2并联连接。
逆变器Q1由6支晶闸管Q11 Q16和一个电抗器L3组成。晶闸 管Qll的阳极、晶闸管Q13的阳极和晶闸管Q15的阳极共同连接在 一起，连接到电抗器L3的输出端；晶闸管Q14的阴极和晶闸管Q16 的阴极和晶闸管Q12的阴极共同连接在一起，连接到双重逆变器的输 入负极端(E端)；晶闸管Qll的阴极和晶闸管Q14的阳极共同连接 在一起、晶闸管Q13的阴极和晶闸管Q16的阳极共同连接在一起以及 晶闸管Ql5的阴极和晶闸管Q12的阳极共同连接在一起分别构成逆变 器Q1的三相交流输出端(Al、 Bl、 Cl)。
相同结构的逆变器Q2由6支晶闸管Q21 Q26和一个电抗器L4 组成。晶闸管的Q21阳极、晶闸管Q23的阴极和晶闸管Q25的阳极 共同连接在一起，连接到电抗器L4的输出端；晶闸管Q24的阴极、 晶闸管Q26的阴极和晶闸管Q22的阴极共同连接在一起，连接到双重 逆变器的输入负极端(E端)；晶闸管Q21的阴极和晶闸管Q24的阳 极共同连接在一起、晶闸管Q23的阴极和晶闸管Q26的阳极共同连接 在一起以及晶闸管Q25的阴极和晶闸管Q22的阳极共同连接在一起分 别构成逆变器Q2的三相交流输出端(A2、 B2、 C2)。
逆变器Ql的电抗器L3的输入端和逆变器Q2的电抗器L4的输 入端共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入正极端(P2端)。
所述双逆变三绕组变压器T有三套绕组，其中高压侧有一套绕组， 三相接成Y形，连接到高压电动机电源入口侧U、 V、 W。低压侧有 两套绕组， 一套绕组Tql三相接成Y形，连接到逆变器Q1的三相交
流输出端(Al、 Bl、 Cl)，另一套绕组Tq2三相接成A形，连接到逆 变器Q2的三相交流输出端(A2、 B2、 C2)。用于将直流电逆变成50Hz 的交流电；双逆变三绕组变压器T用于将逆变器生成的低电压变换成 高电压，反馈到电动机高压入口侧。
低压侧的两套绕组Tql和Tq2设计为移相绕组，相位相差6 0 ° ，如 图3所示矢量图，Tql绕组的电流Ila、 Ilb、 Ilc比Tq2绕组的电流12a、 12b、 12c相位超前60。，逆变电流波形如图4所示，矢量合成后的逆变变 压器高压侧电流Iu、 Iv、 Iw波形谐波含量明显的减少。因此，通过双重逆 变后逆变变压器T输出电流波形中的谐波成分大幅减少，在不采取任何滤 波措施的情况下，电能质量的标准完全能够满足"GB/T 14549电能质 量公用电网谐波"的要求。
权利要求
1、一种用于高压电动机调速转子侧控制的双重逆变器，其特征在于所述双重逆变器包括两个独立的逆变器Q1、Q2和一个双逆变三绕组变压器T，所述两个独立的逆变器Q1、Q2并联连接，逆变器Q1包括6支晶闸管Q11～Q16和一个电抗器L3，晶闸管Q11的阳极、晶闸管Q13的阳极和晶闸管Q15的阳极共同连接在一起，连接到电抗器L3的输出端；晶闸管Q14的阴极和晶闸管Q16的阴极和晶闸管Q12的阴极共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入负极端(E端)；晶闸管Q11的阴极和晶闸管Q14的阳极共同连接在一起、晶闸管Q13的阴极和晶闸管Q16的阳极共同连接在一起以及晶闸管Q15的阴极和晶闸管Q12的阳极共同连接在一起分别构成逆变器Q1的三相交流输出端(A1、B1、C1)，相同结构的逆变器Q2包括6支晶闸管Q21～Q26和一个电抗器L4，晶闸管的Q21阳极、晶闸管Q23的阴极和晶闸管Q25的阳极共同连接在一起，连接到电抗器L4的输出端；晶闸管Q24的阴极、晶闸管Q26的阴极和晶闸管Q22的阴极共同连接在一起，连接到双重逆变部分的输入负极端(E端)；晶闸管Q21的阴极和晶闸管Q24的阳极共同连接在一起、晶闸管Q23的阴极和晶闸管Q26的阳极共同连接在一起以及晶闸管Q25的阴极和晶闸管Q22的阳极共同连接在一起分别构成逆变器Q2的三相交流输出端(A2、B2、C2)，逆变器Q1的电抗器L3的输入端和逆变器Q2的电抗器L4的输入端共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入正极端(P2端)，所述双逆变三绕组变压器T有三套绕组，其中高压侧有一套绕组，三相接成Y形，连接到高压电动机电源入口侧U、V、W，低压侧有两套绕组，一套绕组Tq1三相接成Y形，连接到逆变器Q1的三相交流输出端(A1、B1、C1)，另一套绕组Tq2三相接成Δ形，连接到逆变器Q2的三相交流输出端(A2、B2、C2)，所述低压侧的两套绕组Tq1和Tq2设计为移相绕组，相位相差60°。
全文摘要
本发明一种用于高压电动机调速转子侧控制的双重逆变器，应用于电力、水泥等行业的风机水泵类负载的绕线式电动机无级调速。包括两个独立的逆变器Q1、Q2和一个双逆变三绕组变压器T，Q1包括6支晶闸管Q11～Q16和一个电抗器L3，Q2包括6支晶闸管Q21～Q26和一个电抗器L4，Q1的L3的输入端和Q2的L4的输入端共同连接在一起，连接到双重逆变器的输入正极端，所述双逆变三绕组变压器T有三套绕组，其中高压侧有一套绕组，三相接成Y形，低压侧有两套绕组，一套绕组Tq1三相接成Y形，另一套绕组Tq2三相接成△形，低压侧的两套绕组Tq1和Tq2设计为移相绕组，相位相差60°。本发明可以通过逆变变压器同时能够降低谐波影响，不用再增加滤波装置。
文档编号H02P27/04GK101378243SQ20081015540
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者张建兴 申请人:江苏方程电力科技有限公司