专利名称：内反馈可控硅串级调速系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电机技术领域，广泛用于纺织，塑料及提升等机械的电动机无级调速，尤其适合大容量风机、泵类的节能调速之用。
普通的可控硅串级调速系统，含有一个绕线转子的异步电动机，其定子原绕组与交流电源连接，转子绕组经滑环与桥式整流器联接，整流器输出通过平波电抗器与桥式有源逆变器相联，该系统还必须设置一个逆变变压器，其副边绕组与桥式有源逆变器的网端相联，而原边绕组与交流电源连接。
上述系统的缺点有三。一是必须设置独立的逆变变压器，致使系统结构庞大，造价昂贵;二是从系统原理上，通过逆变变压器反馈电网的转差功率，本来就是由原边绕组自由网吸收过来的，这样造成这部份多余的转差功率的无谓循环传输，影响调速效率的提高。分析证明，这种系统调速时，在负载转矩不变的条件下，电机原边绕组的有功电流不随转速的下降而减小，容易造成电机温升增高。三是通过逆变变压器反馈电网的电流波形含有较多的谐波，给电网造成污染，干扰其它用电设备。
本发明的目的就是为消除、改善上述缺点，以实现无逆变变压器、高效节能、大大减轻对电网污染的串级调速效果。
图1为内反馈可控硅串级调速系统的原理图。
图2为有载矢量图。
本发明由带有三次绕组绕线转子异步机，可控硅整流器、可控硅有源逆变器及触发控制装置等部份构成。
本系统中的调速异步机，除了具有和普通绕线型异步机相同的定子原边绕组Ⅰ及转子绕组Ⅱ以外，在定子上还装有三次绕组Ⅲ。三次绕组的绕组形式(包括极数、绕向)与原边绕组相同，但导线和并联支路数则根据转子额定电流及电机极数作不同选择，不必与原绕组相同。三次绕组与原边绕组的作用形式，可根据电动机电源电压的高低，设计为双圈式或自耦式。前者两个绕组仅有磁的联系，而电气上相互绝缘;后者，两绕组既有磁的联系又有电的联系。
附图3为自耦式联接的三绕组电动机线路图。
当电机电源为低压时(660V以下)，三次绕组与原边绕组适合自耦式联接，以减少电机铁心体积，并提高调速效率。
必须注意，采用自耦式三次绕组时，其绕组极对数应与原绕组相同，只是两绕组按自耦式联接，切不可采用在原绕组中直接抽头的方法。
附图4为双圈式电动机线路图当电机电源为高电压时(3KV以上)，三次绕组须与原边绕组成双圈式。这样，可控硅有源逆变器和电源电压隔离，使用安全。
系统的工作情况如下电动机接通电源，电机气隙中的旋转磁场切割定子上的三次绕组，使之感应出电动势E3。E3作用于有源逆变器的网端，相当于普通可控硅串级调速中的逆变变压器副边电压。改变逆变角β的大小，或者采用斩波-逆变电路，调节占空比，都能使反射到转子电路中的附加电势得以改变，于是调节了电动机的转速。
在调速时，转子绕组中的多余转差功率，通过整流器ZL和有源逆变器KL，馈入到三次绕组。其有功功率P3为负值，即三次绕组处于发电状态。此时，原边绕组自电网吸收的有功功率为P1＝Pdc-P3+∑p＝P1+∑p式中Pdc-电磁功率P3-三次绕组的有功功率∑p-电动机的各种铜耗及铁耗P1-输出的机械功率说明当电机转速下调时，电机的输入功率亦随机械功率的减小而减小。实现了调速节电的目的。
系统由电动机的原边绕组与三次绕组的作用。取代了逆变变压器，使之体积减小，造价降低。
系统中的反馈功率不是馈回电网，而是反馈回电机内部的三次绕组，因此，大大减轻了对电网的谐波污染。故称为内反馈可控硅串级调速系统。
附图2的电动机有载矢量图，是通过磁势平衡分析得出的。这里的可控硅有源逆变器采用普通可控硅元件构成，并采取滞后导能的控制方式，故三次绕组电流
3'滞后电势
′3(180°-β)电角度，它将产生对电机去磁的无功分量，使电机激励电流增大。因为在电机设计时要根据具体情况，适当增大原边绕组激磁电抗。另外，也可以采用顺序控制、斩波控制等方法，尽量降低
3'的无功分量。
解决上述问题的最好办法是采用GTO(可关断可控硅)有源逆变器，通过超前换流，使
3′位于第Ⅰ象限，即超前
′3(180°-β)电角度，可使电机功率因数得到根本的改善。
三次绕组参数的计算A、感应电势E3E30＝K·Sko/COSβmin·E20(1)式中E30-三次绕组线电势，单位伏特。
E20-转子绕组开路线电势，单位伏特。
Sko-电动机空载时，最低转速对应的转差率。
COSβmin-最小逆变角的余弦值。
K-系数，当有源逆变器为三相桥式时。
K＝1;当采用三相零式时，K＝2。
B、每相串联匝数N3N3≈E30/U1·N1(1)式中U1-电动机电源线电压，单位伏特。
N1-原绕组每相串联匝数。
权利要求
1.一种新型的内反馈式可控硅串级调速系统。其特征在于该系统由三绕组的调速电动机和可控硅有源逆变器、整流器及触发控制装置等构成。三绕组电机中的三次绕组与有源逆变器联接，并为转子绕组提供附加电势及吸收多余的转差功率。三次绕组安放在定子之上，具有与原边绕组相同的绕组形式。
2.按照权利要求1所述的三次绕组，其特征在于它与原边绕组的结构关系有两种，一种是仅存在磁联系的双圈式，另一种是既有磁联系又有电联系的自耦式。
全文摘要
一种新型的内反馈式可控硅串级调速系统。调速电动机的定子上增设一个三次绕组，该绕组与原边绕组的作用结果，取代了普通可控硅串级调速中的逆变变压器，并通过转差功率内反馈，实现了电动机的调速。本发明可实现低同步速的无级调速，具有恒转矩调速特性。
文档编号H02K17/00GK1061309SQ9010885
公开日1992年5月20日 申请日期1990年11月6日 优先权日1990年11月6日
发明者耿瑞华, 沈太福 申请人:沈太福