专利名称：具有磁场补偿功能的变频调速系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变频调速系统。
背景技术：
现代工业中，随着变频驱动装置综合性能的不断提高，其应用范围越来越广泛。传统的变频调速系统构成如图5所示，主要包括逆变器7和调速电机8，调速电机可以为感应电机、永磁同步电机或磁阻电机。这些电机的定子绕组为一套对称多相绕组，对于感应电机和磁阻电机而言，其有功电流和无功电流(激磁电流)都从定子绕组输入，因此电机的功率因数较低(空载和轻载时尤为突出)，所需要的逆变器容量较大，直接导致调速系统的运行成本高、效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有磁场补偿功能的变频调速系统，以克服现有变频调速系统电机的功率因数较低、所需要的逆变器容量较大和整个调速系统的运行成本高、效率低的缺陷。具有磁场补偿功能的变频调速系统，它由电机驱动控制器1、调速电机2和补偿电容器组3组成，调速电机由定子2-1、转子2-2、功率绕组2-3和磁场补偿绕组2-4组成，功率绕组2-3设置在定子2-1内表面上形成三相对称绕组，磁场补偿绕组2-4设置在定子2-1内表面上形成三相对称绕组，补偿电容器组3由“三角形”或“星形”联结的三个电容3-1组成，，磁场补偿绕组2-4的三个引出端的每端对应连接在补偿电容器组3的三个接线端3-2的一端上，功率绕组2-3的三个电流输入端的每端对应与电机驱动控制器1的三相电流输出端的一端相连接。
本发明调速系统的工作原理当电机驱动控制器1向调速电机2的功率绕组2-3输出三相对称电流时，三相对称电流在调速电机2的定子2-1中形成旋转磁场，旋转磁场“切割”磁场补偿绕组2-4，在磁场补偿绕组2-4中感应电动势，由于磁场补偿绕组2-4与补偿电容器组3构成闭合回路，于是在磁场补偿绕组2-4中便有电流流过，该电流的相位超前于感应电动势，该电流所形成的磁动势具有增磁性质，从而使定子2-1中的旋转磁场进一步增强，但是由于电机驱动控制器1施加于功率绕组2-3上的电压保持不变，所以为了维持功率绕组2-3的合成磁通不变，只能减小功率绕组2-3输出电流的无功分量(激磁分量)，进而提高了调速电机2的功率因数。本发明通过在传统变频调速系统电机的定子上增加一套磁场补偿绕组和补偿电容，提供调速电机所需部分激磁电流，使电机自身的功率因数从轻载到满载能够提高到接近1的水平，从而减小了功率绕组电流的无功分量，降低了电机驱动控制器的容量。由于该变频调速系统具有结构简单、效率高、噪声低、转矩脉动及轴承电流小和可靠性高等特点，在电力拖动领域具有良好的应用前景。
图1是本发明实施方式一的结构示意图，图2是实施方式二的结构示意图，图3是实施方式三的结构示意图，图4是实施方式四中逆变器1-5的结构示意图，图5是现有变频调速系统的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图1具体说明本实施方式。它由电机驱动控制器1、调速电机2和补偿电容器组3组成，调速电机由定子2-1、转子2-2、功率绕组2-3和磁场补偿绕组2-4组成，功率绕组2-3设置在定子2-1内表面上形成三相对称绕组，磁场补偿绕组2-4设置在定子2-1内表面上形成三相对称绕组，补偿电容器组3由“三角形”联结的三个电容3-1组成，，磁场补偿绕组2-4的三个引出端的每端对应连接在补偿电容器组3的三个接线端3-2的一端上，功率绕组2-3的三个电流输入端的每端对应与电机驱动控制器1的三相电流输出端的一端相连接。
所述电机驱动控制器1包括逆变器1-5和整流电路1-6。当由原动机拖动该调速系统调速电机2的转子2-2旋转时，由电机驱动控制器1、磁场补偿绕组2-4和补偿电容器组3共同提供激磁电流，调速电机2还可以成为发电机，并向电机驱动控制器1回馈电流。电机转子2-2为笼型转子、永磁转子或磁阻转子。电机功率绕组2-3和磁场补偿绕组2-4均为对称三相绕组，两套绕组均为星形联结，二者的中性点可以接在一起，也可以不接在一起。
具体实施方式
二下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是补偿电容器组3由“星形”联结的三个电容3-1组成。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式
三下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是补偿电容器组3星形的中性点接地，电机驱动控制器1的正直流母线1-1通过一号共模噪声滤波电容1-3接地，电机驱动控制器1的负直流母线1-2通过二号共模噪声滤波电容1-4接地。如此设置，能滤掉电机驱动控制器1中功率管的共模噪声。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式
四下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是电机驱动控制器1的逆变器1-5采用两电平结构或多电平结构。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式
五本实施方式与实施方式一的不同点是电机功率绕组2-3和磁场补偿绕组2-4的对应相绕组轴线重合，绕组形式相同，对应边下在同一槽中，只是二者的匝数和绕组导线截面积不同，相当于电机定子中下两套绕组，这两套绕组的差别只是在于匝数不同和绕组导线截面积不同。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
具体实施方式
六本实施方式与实施方式一的不同点是电机驱动控制器1输出的每相电流为正弦波、近似正弦波或PWM正弦波。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。
权利要求
1.具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于它由电机驱动控制器(1)、调速电机(2)和补偿电容器组(3)组成，调速电机(2)由定子(2-1)、转子(2-2)、功率绕组(2-3)和磁场补偿绕组(2-4)组成，功率绕组(2-3)设置在定子(2-1)内表面上形成三相对称绕组，磁场补偿绕组(2-4)设置在定子(2-1)内表面上形成三相对称绕组，补偿电容器组(3)由“三角形”或“星形”联结的三个电容(3-1)组成，磁场补偿绕组(2-4)的三个引出端的每端对应连接在补偿电容器组(3)的三个接线端(3-2)的一端上，功率绕组(2-3)的三个电流输入端的每端对应与电机驱动控制器(1)的三相电流输出端的一端相连接。
2.根据权利要求1所述的具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于电机转子(2-2)为笼型转子、永磁转子或磁阻转子。
3.根据权利要求1所述的具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于补偿电容器组(3)星形的中性点接地，电机驱动控制器(1)的正直流母线(1-1)通过一号共模噪声滤波电容(1-3)接地，电机驱动控制器(1)的负直流母线(1-2)通过二号共模噪声滤波电容(1-4)接地。
4.根据权利要求1所述的具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于电机功率绕组(2-3)和磁场补偿绕组(2-4)的对应相绕组的轴线重合，绕组形式相同，对应边下在同一槽中。
5.根据权利要求1所述的具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于电机驱动控制器(1)输出的每相电流为正弦波、近似正弦波或PWM正弦波。
6.根据权利要求1所述的具有磁场补偿功能的变频调速系统，其特征在于电机驱动控制器(1)的逆变器(1-5)采用两电平结构或多电平结构。
全文摘要
具有磁场补偿功能的变频调速系统。本发明涉及一种变频调速系统，它克服了现有变频调速系统电机的功率因数较低、所需要的逆变器容量较大和整个调速系统的运行成本高、效率低的缺陷。它由电机驱动控制器(1)、调速电机(2)和补偿电容器组(3)组成，(2)由定子、转子、功率绕组和磁场补偿绕组组成，(3)由“三角形”或“星形”联结的三个电容组成，磁场补偿绕组的三个引出端的每端对应连接在(3)的三个接线端的一端上，功率绕组的三个电流输入端的每端对应与(1)的三相电流输出端的一端相连接。由于磁场补偿绕组能提供部分或全部电机的激磁电流，因此可以减小功率绕组中的激磁电流成分，提高电机的效率和功率因数，降低电机驱动控制器的容量以及减小变频驱动负面效应的影响。
文档编号H02P27/06GK1832331SQ20061000985
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者寇宝泉, 李浩昱, 白相林 申请人:哈尔滨工业大学