一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓大功率電機及其驅(qū)動控制，尤其涉及一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動系統(tǒng)，屬于電學部電機及其控制領域。
【背景技術】
[0002]大功率電機變頻調(diào)速是電機能效提升的重要手段，隨著電力電子器件的持續(xù)進步，大功率電機變頻調(diào)速系統(tǒng)得到廣泛應用。目前常用的變頻驅(qū)動技術方案主要集中在對常規(guī)電機附加變頻器，未對變頻電機與變頻調(diào)速系統(tǒng)作為一個系統(tǒng)構(gòu)架進行考慮，存在著一些局限性，如高壓三相電機加級聯(lián)型高壓變頻器是最常用的驅(qū)動解決方案，其弱點是每相由若干個獨立的H橋的電位各不相同，必須進行絕緣處理，也較難實現(xiàn)液體散熱冷卻；三電平變頻調(diào)速方案雖然能解決功率器件的共地問題，但由于功率器件的耐受電壓和電流的限制，無法實現(xiàn)高電壓和大電流的輸出；多電平可以突破一定的電壓限制，但均壓技術和硬件結(jié)構(gòu)十分復雜；二電平三相變頻更受電壓和電流的限制。在電機端，由于供電電壓等級的提尚，對尚壓電機的絕緣系統(tǒng)及制造工藝要求也是大大提尚，電機的絕緣壽命降低，制造工藝成本提高，電機散熱條件變差，功率密度下降。
[0003]基于對這些因素的考慮，特提出本實用新型，擬解決上述難題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是對現(xiàn)有技術方案進行完善與改進，提供一種尚低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動系統(tǒng)，以達到提尚電機絕緣壽命、提尚電機的散熱能力的目的。為此，本實用新型采取以下技術方案。
[0005]一種高低壓轉(zhuǎn)換星型多相變頻驅(qū)動系統(tǒng)，包括移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機、與移相變壓器、整流電路、逆變電路和多相電機相連的控制電路，移相變壓器的初級繞組與交流電源相連，移相變壓器的次級繞組與整流電路相連，其特征在于:次級繞組的數(shù)量與整流電路的數(shù)量相同，一次級繞組與一整流電路相連接，各整流電路間共地連接形成共地的直流電源，整流電路的輸出端與逆變電路相連。系統(tǒng)與電網(wǎng)端相連的為移相壓器的初級繞組端，其次級繞組為若干個移相繞組，根據(jù)多相變頻的相位數(shù)，對移相繞組均勻分布移相角度，減輕對電網(wǎng)端諧波污染。通過移相變壓，可以有效地把高壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)化成若干獨立的低電壓三相交流電源，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的高低壓轉(zhuǎn)換，使后端的整流電路、逆變電路、多相電機均可以按較低電壓規(guī)范設計，這樣相比高壓電機而言，電機繞組的絕緣厚度可以明顯減薄，散熱效果顯著改善，電機定子內(nèi)的有效導體利用率有較大的提高。經(jīng)過移相變壓器變壓后的各路交流電源，一一對應配置一個交流整流電路，由于移相的原因，各路交流電路電壓的幅值有細微的差別，使整流濾波后的直流電壓也有細微差異；故而，本技術方案采用移相變壓器，整流后的直流電源互相獨立存在；各整流電路間共地連接，可以簡化冷卻結(jié)構(gòu)，增加冷卻方式的選擇范圍，本技術方案在實現(xiàn)高電壓、大電流的同時，結(jié)構(gòu)簡單，降低絕緣要求，提高電機的散熱性，增加功率密度。
[0006]作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術特征。
[0007]逆變電路的數(shù)量與多相電機定子的相數(shù)相同，一逆變電路與一電機定子繞組的一端相連，電機定子繞組的另一端互相連接形成多相星形繞組。電機可以為異步電機或同步電機，繞組可以是扁銅電磁線成型線圈，或單股/多股漆包圓銅電磁線。
[0008]整流電路的數(shù)量與逆變電路的數(shù)量相同，一整流電路與一逆變電路相連；或逆變電路數(shù)量為整流電路數(shù)量的整數(shù)倍，逆變電路并聯(lián)形成多相逆變器電路并聯(lián)組；每一多相逆變器電路并聯(lián)組中的多相逆變器數(shù)量相同，一整流電路與一逆變電路組相連。當電機相位足夠多時，可以實行一個次級移相繞組對多個單元提供電力，簡化移相變壓器的結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的多相逆變器電路為半橋逆變電路。與級聯(lián)型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產(chǎn)品成本，與此同時，每一回路的半導體PN結(jié)由4個減少到2個，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達到提升效率的目的。
[0010]所述的逆變電路、多相電機定子繞組的數(shù)量為大于或等于5的整數(shù)；逆變電路、多相電機定子繞組的數(shù)量與移相變壓器次級繞組、整流電路的數(shù)量相同或為整數(shù)倍。
[0011]所述的控制電路設通訊線路以對移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機的運行進行實時檢測、驅(qū)動控制，實現(xiàn)有序控制、反饋及調(diào)整。
[0012]所述的控制電路設人機界面以對移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機的運行實時觀察并能通過控制策略的調(diào)整進行相序控制。本技術方案通過控制策略的調(diào)整，實現(xiàn)變極和變相運行，在不增加電機渦流損耗的前提下，提高系統(tǒng)的調(diào)速比。
[0013]所述的整流電路為三相全橋整流電路，其通過二極管、可控硅或IGBT進行整流。
[0014]移相變壓器為干式變壓器或油浸變壓器；移相變壓器的初級繞組、次級繞組為星型接法、三角型接法、或星/三角復合接法。
[0015]所述的逆變電路與整流電路共地；所述的逆變電路為二電平橋式逆變電路、三電平橋式逆變電路、或多電平橋式逆變電路。
[0016]有益效果:1、系統(tǒng)通過移相變壓器與中高壓交流電源連接，有效地降低系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的電力諧波對電網(wǎng)的污染。
[0017]2、移相變壓器后端的整流電路是共同接地線路，多相驅(qū)動電路的各有功率模塊均可實現(xiàn)共同接地，對機構(gòu)結(jié)構(gòu)設計，熱設計帶來極大的方便性，產(chǎn)品可以方便實現(xiàn)系統(tǒng)水冷結(jié)構(gòu)的設計。
[0018]3、與級聯(lián)型高壓變頻器相比較，逆變電路中的電力電子器件耗用減少一半，可以大大降低產(chǎn)品成本，與此同時，每一回路的半導體PN結(jié)由4個減少到2個，可以有效減少逆變電路的能源損耗，達到提升效率的目的。
[0019]4、電機由高壓規(guī)范設計改為低壓規(guī)范設計后，可以充分提升定子繞組槽利用率，增大功率密度，與常規(guī)電機相比，可以實現(xiàn)同機座號更大功率或同功率減小機座號，從而大大減少同一功率下的材料用量，實現(xiàn)節(jié)能減排。
[0020]5、由于電機相數(shù)多，當多相電機因電力電子器件某相失效時，仍然能使電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使系統(tǒng)繼續(xù)運行，不致于造成停機。
[0021]6、對于控制異步感應電機的多相變頻驅(qū)動系統(tǒng)，可通過控制策略的調(diào)整，實現(xiàn)變極和變相運行，在不增加電機渦流損耗的前提下，提高系統(tǒng)的調(diào)速比。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型一種拓撲結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2是本實用新型另一種拓撲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明。
[0025]實施例一:如圖1所示，本實用新型包括移相變壓器、整流電路、逆變電路、多相電機、與移相變壓器、整流電路、逆變電路和多相電機相連的控制電路，移相變壓器的初級繞組與交流電源相連，移相變壓器的次級繞組與整流電路相連，次級繞組的數(shù)量與整流電路的數(shù)量相同，一次級繞組與一整流電路相連接，各整流電路間共地連接形成共地的直流