專利名稱：抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào) 速控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
中高壓電動(dòng)機(jī)廣泛使用于風(fēng)機(jī)和水泵的拖動(dòng)，若能利用調(diào)速來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量和水壓調(diào)節(jié)，則 可以節(jié)約大量的電能，所以市場對性能優(yōu)良、成本適中的中高壓調(diào)速系統(tǒng)的需求非常旺盛。
近年來開發(fā)出斬波式轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)，如中國專利CN200710122573.1公開了一種IGBT 逆變器中壓電動(dòng)機(jī)斬波式雙DSP數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)接不可控整流器及晶閘管逆 變器，在整流器和逆變器之間加入一級升壓斬波器，工作時(shí)晶閘管(SCR)逆變器的觸發(fā)移相超 前角P固定在最小值不變，直流逆變電壓固定，通過改變斬波器的占空比來改變轉(zhuǎn)子電壓(頻 率)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種斬波式轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)比傳統(tǒng)的串級調(diào)速功率因數(shù)高，諧波小。但是， SCR逆變器在電網(wǎng)電壓突然大幅度降低或消失時(shí)，很容易發(fā)生逆變顛覆，損壞設(shè)備，盡管原 系統(tǒng)己設(shè)有防逆變顛覆保護(hù)，但通過實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，原來的斬波式轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)仍然存 在下面兩個(gè)問題在電網(wǎng)故障或同電網(wǎng)的大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)使供電電壓突然大幅度降低或消失時(shí)， SCR逆變器將會(huì)發(fā)生逆變顛覆，此時(shí)防逆變顛覆保護(hù)啟動(dòng)，使逆變回路斷開，同時(shí)短接轉(zhuǎn)子 直流回路，于是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至接近全速，即在防逆變顛覆換接過程中，設(shè)備的速度波動(dòng) 很大，有的生產(chǎn)過程是不允許的。逆變回路的斷開用IGBT管實(shí)現(xiàn)，而短接轉(zhuǎn)子直流回路由 SCR完成，由于IGBT與SCR響應(yīng)的時(shí)間差問題，換接瞬間往往會(huì)引起過壓和過流而啟動(dòng)過 壓過流保護(hù)，切除調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)入全速或水阻調(diào)速運(yùn)行，甚至過大的電流會(huì)使高壓開關(guān)跳閘停 機(jī)，嚴(yán)重的影響生產(chǎn)，增加操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
如圖1所示，為現(xiàn)有的斬波式轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路圖，其防逆變顛覆的保護(hù)由串聯(lián) 在直流回路的一只IGBT和與整流橋并聯(lián)的一只SCR實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓過低或逆變電流過大 時(shí)，導(dǎo)通SCR同時(shí)斷開IGBT，此時(shí)雖然斷開了逆變回路，能防止逆變顛覆的發(fā)展，但電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)子回路由于SCR的導(dǎo)通而短接，則電動(dòng)機(jī)加速至全速運(yùn)行，可能產(chǎn)生設(shè)備不允許的速度 波動(dòng)；另外，IGBT的開關(guān)時(shí)間遠(yuǎn)比SCR的快，配合不好時(shí)，IGBT的斷開在SCR導(dǎo)通前， 則轉(zhuǎn)子繞組會(huì)感應(yīng)高電壓，造成系統(tǒng)因過壓過流而跳閘，甚至損壞設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制方法，以解 決因電網(wǎng)電壓大幅降低或消失瞬間導(dǎo)致逆變顛覆的問題，使設(shè)備的速度波動(dòng)最小。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)， 包括電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述調(diào)速系統(tǒng)分別與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)連 接，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)連接，所述調(diào)速系統(tǒng)包括不可控整流器、升壓斬波器、 接觸器和逆變器，所述升壓斬波器包括第一電感、第一二極管、第一電容、第一場效應(yīng)晶體 管，在所述升壓斬波器和所述逆變器之間還連接有抗逆變顛覆保護(hù)單元和第二電感，
所述抗逆變顛覆保護(hù)單元包括第二場效應(yīng)晶體管、第七電阻、第八二極管、晶閘管、快 速二極管、第九電阻、第九二極管、第三電容、第八電阻、第十二極管和第三場效應(yīng)晶體管， 所述第二場效應(yīng)晶體管的基極與所述控制系統(tǒng)連接，所述第二場效應(yīng)晶體管的漏極分別與所 述第七電阻的一端、所述晶閘管的輸入端、所述第八二極管輸入端連接，所述第七電阻的另 一端分別與所述第八二極管的輸出端、所述快速二極管的輸入端、所述第十二極管的輸出端 連接，所述快速二極管的輸出端通過第九電阻與所述第九二極管的輸入端連接，所述晶閘管 的輸出端和所述第九二極管的輸出端分別與所述第三電容的一端、所述第八電阻的一端連接， 所述第二場效應(yīng)晶體管的源極分別與所述晶閘管的輸出端、所述第三電容的另一端、所述第 八電阻的另一端和所述第三場效應(yīng)晶體管的源極連接，所述第三場效應(yīng)晶體管的漏極與所述 第十二極管的輸入端連接，所述第三場效應(yīng)晶體管的基極與所述控制系統(tǒng)連接，所述逆變器 通過所述第二電感與所述第三場效應(yīng)晶體管的漏極連接，所述接觸器分別與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 和所述逆變器連接。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，所述第七電阻為大功率電阻，且其 阻值與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速匹配。 ，
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，在所述接觸器與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)之 間連接有逆變變壓器。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)替換為DSP或單片機(jī) 或DSP+PLC或單片機(jī)+PLC。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，所述電動(dòng)機(jī)包括中壓普通繞線式異 步電動(dòng)機(jī)、中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動(dòng)機(jī)、中壓繞籠式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)和中壓繞籠型內(nèi)反饋 無刷電動(dòng)機(jī)。
另一方面，本發(fā)明還提供一種抗逆變顛覆無縫換接控制方法，包括以下步驟 1)、調(diào)速系統(tǒng)正常時(shí)，抗逆變顛覆保護(hù)單元的第二場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，第三場效應(yīng)晶體管斷開，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直流回路為變頻調(diào)速工作狀態(tài)；
2) 、控制系統(tǒng)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電壓是否小于或等于設(shè)定最小值，如果小于或等于所述設(shè)定最 小值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟3;
3) 、所述控制系統(tǒng)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電流是否大于或等于設(shè)定最大值，如果大于或等于所述設(shè) 定最大值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟2;
4) 、所述控制系統(tǒng)判定所述調(diào)速系統(tǒng)為逆變顛覆的初期狀態(tài)，閉合所述第三場效應(yīng)晶體管， 斷開所述第二場效應(yīng)晶體管，封鎖第一場效應(yīng)晶體管的觸發(fā)信號，逆變器從所述轉(zhuǎn)子直流回 路斷開，啟動(dòng)抗逆變顛覆保護(hù)單元，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度轉(zhuǎn)接；
5) 、所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子保持轉(zhuǎn)接前的速度運(yùn)轉(zhuǎn)；
6) 、所述控制系統(tǒng)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的第一時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常， 則執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8;
7) 、所述控制系統(tǒng)閉合所述第三場效應(yīng)晶體管，斷開所述第二場效應(yīng)晶體管，恢復(fù)所述第 一場效應(yīng)晶體管的觸發(fā)信號，所述逆變器導(dǎo)通，關(guān)閉抗逆變顛覆保護(hù)單元，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度反轉(zhuǎn)接，切換回所述變頻調(diào)速工作狀態(tài)；
8) 、所述控制系統(tǒng)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的第二時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常， 則執(zhí)行步驟9，否則，執(zhí)行步驟6;
9) 、所述控制系統(tǒng)將所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)切換到可調(diào)液阻器調(diào)速狀態(tài)。 本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接控制方法，還包括
如果所述轉(zhuǎn)子直流回路在換接過程或所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速運(yùn)行中發(fā)生過 電壓，則所述抗逆變顛覆保護(hù)單元的快速二極管因電壓超過其閥值而使所述抗逆變顛覆保護(hù) 單元的晶閘管導(dǎo)通，同時(shí)，所述控制系統(tǒng)發(fā)一觸發(fā)脈沖給所述晶閘管，確保所述晶閘管可靠 導(dǎo)通，保護(hù)所述轉(zhuǎn)子直流回路。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的抗逆變顛覆保護(hù)單元能確保當(dāng)因 電網(wǎng)電壓瞬間大幅降低或消失時(shí),不致產(chǎn)生逆變顛覆，并實(shí)現(xiàn)逆變電路和保護(hù)環(huán)節(jié)的無縫換接， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本維持不變，特別適用于生產(chǎn)工藝不允許設(shè)備轉(zhuǎn)速有明顯波動(dòng)的場合，系統(tǒng)可 靠性高，控制簡單方便。


圖1是現(xiàn)有的斬波式轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路原理圖2是本發(fā)明的用于中壓普通繞線式異步電動(dòng)機(jī)的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 系統(tǒng)的電路原理圖3是圖2中抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD的主電路原理圖；圖4是本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法流程圖5是本發(fā)明的用于中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動(dòng)機(jī)的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控 制系統(tǒng)的主電路原理圖6是本發(fā)明的用于中壓繞籠式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 系統(tǒng)的主電路原理圖7是本發(fā)明的用于中壓繞籠型內(nèi)反饋無刷電動(dòng)機(jī)的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控 制系統(tǒng)的主電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制方法 的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述-
參考圖2和圖3，本發(fā)明的用于中壓普通繞線式異步電動(dòng)機(jī)的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī) 調(diào)速控制系統(tǒng)包括包括電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD、調(diào)速系統(tǒng)FC和控制系統(tǒng)PLC，調(diào)速系統(tǒng)FC分別 與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD、控制系統(tǒng)PLC連接，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD與控制系統(tǒng)PLC連接，調(diào)速系統(tǒng)FC 包括不可控整流器DR、升壓斬波器BC、接觸器KM4和逆變器TI，升壓斬波器BC包括第一 電感LS1、第一二極管SD1、第一電容C、第一場效應(yīng)晶體管1CS，第一電感LS1的一端與 不可控整流器DR的一端連接，第一電感LS1的另一端分別與第一二極管SD1的一端、第一 場效應(yīng)晶體管ICS的漏極連接，第一二極管SD1的另一端分別與第一電容C的一端、逆變器 TI連接，不可控整流器DR的另一端分別與第一場效應(yīng)晶體管ICS的源極、第一電容C的另 一端、逆變器TI連接，第一場效應(yīng)晶體管1CS的基極與控制系統(tǒng)PLC連接，接觸器KM4分 別與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD和逆變器TI連接。
其中，調(diào)速系統(tǒng)FC還包括抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD和第二電感LS2，抗逆變顛覆保護(hù) 單元NFD包括第二場效應(yīng)晶體管2CS、第七電阻R7、第八二極管D8、晶閘管SCR、快速二 極管BOD、第九電阻R9、第九二極管D9、第三電容C3、第八電阻R8、第十二極管D10和 第三場效應(yīng)晶體管3CS，第二場效應(yīng)晶體管2CS的基極與控制系統(tǒng)PLC連接，第二場效應(yīng)晶 體管2CS的漏極分別與第七電阻R7的一端、晶閘管SCR的輸入端、第八二極管D8輸入端 連接，第七電阻R7的另一端分別與第八二極管D8的輸出端、快速二極管BOD的輸入端、 第十二極管D10的輸出端連接，快速二極管BOD的輸出端通過第九電阻R9與第九二極管D9 的輸入端連接，晶閘管SCR的輸出端和第九二極管D9的輸出端分別與第三電容C3的一端、 第八電阻R8的一端連接，第二場效應(yīng)晶體管2CS的源極分別與晶閘管SCR的輸出端、第三 電容C3的另一端、第八電阻R8的另一端和第三場效應(yīng)晶體管3CS的源極連接，第三場效 應(yīng)晶體管3CS的漏極與第十二極管D10的輸入端連接，第三場效應(yīng)晶體管3CS基極與控制系統(tǒng)PLC連接，逆變器TI通過第二電感LS2與第三場效應(yīng)晶體管3CS的漏極連接。
其中，本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，第七電阻R7為大功率電阻， 且其阻值與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD的電動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速匹配。
其中，本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，在接觸器KM4與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) MD之間連接有逆變變壓器Taw。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)PLC替換為DSP或單片機(jī) 或DSP+PLC或單片機(jī)+PLC。
其中，第二場效應(yīng)晶體管2CS、第三場效應(yīng)晶體管3CS為全可控絕緣門雙極晶體管 IGBT，電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測逆變電源或電網(wǎng)電壓和逆變電流，當(dāng)電網(wǎng)電 壓降到設(shè)定最小值或電網(wǎng)電流超過設(shè)定最大值時(shí)，即時(shí)導(dǎo)通第二場效應(yīng)晶體管2CS，然后關(guān) 斷第三場效應(yīng)晶體管3CS，并封鎖升壓斬波器BC的觸發(fā)信號，由于第二場效應(yīng)晶體管2CS 支路串有第七電阻R7，故此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直流回路是串電阻調(diào)速運(yùn)行而不是轉(zhuǎn)子短路全速運(yùn) 行，并且換接時(shí)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)很小。往往電網(wǎng)電壓波動(dòng)只是短暫發(fā)生，例如同電網(wǎng)的大容量電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，經(jīng)過短暫時(shí)間，若電壓恢復(fù)正常，系統(tǒng)即自動(dòng)反向換接，導(dǎo)通第三場效應(yīng)晶 體管3CS，斷開第二場效應(yīng)晶體管2CS，開放升壓斬波器BC的觸發(fā)信號，電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)子 變頻調(diào)速狀態(tài)，同樣換接過程速度波動(dòng)很小。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，電壓仍不能達(dá)到正常值， 則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)到液阻器FR調(diào)速運(yùn)行，由于液阻器FR調(diào)速是實(shí)時(shí)跟蹤轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速的，故亦 不會(huì)出現(xiàn)速度波動(dòng)。
參考圖4，本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，該方法實(shí)時(shí)監(jiān)測逆變電壓 或電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流，當(dāng)異常時(shí)，啟動(dòng)投入抗逆變顛覆保護(hù)單元，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，若電壓 恢復(fù)正常，則自動(dòng)切除抗逆變顛覆保護(hù)單元，否則轉(zhuǎn)換到液阻器FR調(diào)速，三種運(yùn)行狀態(tài)的切 換均不出現(xiàn)明顯的速度變化，其工作步驟詳細(xì)說明如下
1) 、調(diào)速系統(tǒng)正常時(shí)，抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD的第二場效應(yīng)晶體管2CS導(dǎo)通，第三場效 應(yīng)晶體管3CS斷開，相當(dāng)于不啟動(dòng)投入抗逆變顛覆保護(hù)單元，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 子直流回路為變頻調(diào)速工作狀態(tài)。
2) 、控制系統(tǒng)PLC判斷當(dāng)前電網(wǎng)電壓是否小于或等于設(shè)定最小值，如果小于或等于設(shè)定 最小值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟3。
3) 、控制系統(tǒng)PLC判斷當(dāng)前電網(wǎng)電流是否大于或等于設(shè)定最大值，如果大于或等于設(shè)定 最大值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟2。
4) 、控制系統(tǒng)PLC判定調(diào)速系統(tǒng)為逆變顛覆的初期狀態(tài)，閉合第三場效應(yīng)晶體管3CS， 斷開第二場效應(yīng)晶體管2CS，封鎖第一場效應(yīng)晶體管1CS的觸發(fā)信號，逆變器TI從轉(zhuǎn)子直流 回路斷開，啟動(dòng)抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度轉(zhuǎn)接，避免逆變顛覆的產(chǎn)生和發(fā)展。
5) 、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子保持轉(zhuǎn)接前的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD 的2CS支路串有一大功率第七電阻R7，當(dāng)抗逆變顛覆保護(hù)單元啟動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串 電阻運(yùn)行，第七電阻R7選用了合適的電阻值，可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與換接前相當(dāng)，轉(zhuǎn)速不會(huì)產(chǎn) 生明顯的波動(dòng)。
6) 、控制系統(tǒng)PLC判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的60秒內(nèi)恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常， 則執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8。
7) 、控制系統(tǒng)PLC閉合第三場效應(yīng)晶體管3CS，斷開第二場效應(yīng)晶體管2CS，恢復(fù)第一 場效應(yīng)晶體管ICS的觸發(fā)信號，逆變器TI導(dǎo)通，關(guān)閉抗逆變顛覆保護(hù)單元NFD，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) MD的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度反轉(zhuǎn)接，切換回變頻調(diào)速工作狀態(tài)。
8) 、控制系統(tǒng)PLC判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的180秒內(nèi)恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常， 則執(zhí)行步驟9，否則，執(zhí)行步驟6。
9) 、控制系統(tǒng)PLC將電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)MD的電動(dòng)機(jī)切換到可調(diào)液阻器調(diào)速狀態(tài)。當(dāng)超過規(guī)定 的180秒時(shí)間電網(wǎng)電壓仍未恢復(fù)正常，則系統(tǒng)自動(dòng)切換到可調(diào)液阻器調(diào)速，由于液阻調(diào)速器 總是跟蹤轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速，故同樣實(shí)現(xiàn)了無縫換接。
適合于本發(fā)明的用調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有四類中壓普通繞線式異步電動(dòng)機(jī)(見圖2)、 中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動(dòng)機(jī)(見圖5)、中壓繞籠式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)(見圖6)和中壓繞籠 型內(nèi)反饋無刷電動(dòng)機(jī)(見圖7)。
本發(fā)明的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)解決了因電網(wǎng)電壓大幅降低或消失瞬 間導(dǎo)致逆變顛覆的問題，其抗逆變顛覆保護(hù)單元確保當(dāng)因電網(wǎng)電壓瞬間大幅降低或消失時(shí),不 致產(chǎn)生逆變顛覆，并實(shí)現(xiàn)逆變電路和保護(hù)環(huán)節(jié)的無縫換接，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本維持不變，特別 適用于生產(chǎn)工藝不允許設(shè)備轉(zhuǎn)速有明顯波動(dòng)的場合，系統(tǒng)可靠性高，控制簡單方便。
以上的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定， 在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各 種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)、調(diào)速系統(tǒng)(FC)和控制系統(tǒng)(PLC)，所述調(diào)速系統(tǒng)(FC)分別與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)、控制系統(tǒng)(PLC)連接，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)與所述控制系統(tǒng)(PLC)連接，所述調(diào)速系統(tǒng)(FC)包括不可控整流器(DR)、升壓斬波器(BC)、接觸器(KM4)和逆變器(TI)，所述升壓斬波器(BC)包括第一電感(LS1)、第一二極管(SD1)、第一電容(C)、第一場效應(yīng)晶體管(1CS)，其特征在于，在所述升壓斬波器(BC)和所述逆變器(TI)之間還連接有抗逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)和第二電感(LS2)，所述抗逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)包括第二場效應(yīng)晶體管(2CS)、第七電阻(R7)、第八二極管(D8)、晶閘管(SCR)、快速二極管(BOD)、第九電阻(R9)、第九二極管(D9)、第三電容(C3)、第八電阻(R8)、第十二極管(D10)和第三場效應(yīng)晶體管(3CS)，所述第二場效應(yīng)晶體管(2CS)的基極與所述控制系統(tǒng)(PLC)連接，所述第二場效應(yīng)晶體管(2CS)的漏極分別與所述第七電阻(R7)的一端、所述晶閘管(SCR)的輸入端、所述第八二極管(D8)輸入端連接，所述第七電阻(R7)的另一端分別與所述第八二極管(D8)的輸出端、所述快速二極管(BOD)的輸入端、所述第十二極管(D10)的輸出端連接，所述快速二極管(BOD)的輸出端通過第九電阻(R9)與所述第九二極管(D9)的輸入端連接，所述晶閘管(SCR)的輸出端和所述第九二極管(D9)的輸出端分別與所述第三電容(C3)的一端、所述第八電阻(R8)的一端連接，所述第二場效應(yīng)晶體管(2CS)的源極分別與所述晶閘管(SCR)的輸出端、所述第三電容(C3)的另一端、所述第八電阻(R8)的另一端和所述第三場效應(yīng)晶體管(3CS)的源極連接，所述第三場效應(yīng)晶體管(3CS)的漏極與所述第十二極管(D10)的輸入端連接，所述第三場效應(yīng)晶體管(3CS)的基極與所述控制系統(tǒng)(PLC)連接，所述逆變器(TI)通過所述第二電感(LS2)與所述第三場效應(yīng)晶體管(3CS)的漏極連接，所述接觸器(KM4)分別與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)和所述逆變器(TI)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述第七電阻(R7)為大功率電阻，且其阻值與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速匹配。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于， 在所述接觸器(KM4)與所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)之間連接有逆變變壓器(Taw)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)(PLC)替換為DSP或單片機(jī)或DSP+PLC或單片機(jī)+PLC。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)機(jī)包括中壓普通繞線式異步電動(dòng)機(jī)、中壓內(nèi)反饋繞線式異步電動(dòng)機(jī)、中壓繞籠 式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)和中壓繞籠型內(nèi)反饋無刷電動(dòng)機(jī)。
6、 一種權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的抗逆 變顛覆無縫換接控制方法，其特征在于，包括以下步驟1) 、調(diào)速系統(tǒng)正常時(shí)，抗逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)的第二場效應(yīng)晶體管(2CS)導(dǎo)通，第 三場效應(yīng)晶體管(3CS)斷開，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直流回路為變頻調(diào)速工作 狀態(tài)；2) 、控制系統(tǒng)(PLC)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電壓是否小于或等于設(shè)定最小值，如果小于或等于所 述設(shè)定最小值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟3;3) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電流是否大于或等于設(shè)定最大值，如果大于或等 于所述設(shè)定最大值，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟2;4) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)判定所述調(diào)速系統(tǒng)為逆變顛覆的初期狀態(tài)，閉合所述第三場效 應(yīng)晶體管(3CS)，斷開所述第二場效應(yīng)晶體管(2CS),封鎖第一場效應(yīng)晶體管(ICS)的觸 發(fā)信號，逆變器(TI)從所述轉(zhuǎn)子直流回路斷開，啟動(dòng)抗逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)，所述電動(dòng) 機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度轉(zhuǎn)接；5) 、所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子保持轉(zhuǎn)接前的速度運(yùn)轉(zhuǎn)；6) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的第一時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，如果 恢復(fù)正常，則執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟8;7) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)閉合所述第三場效應(yīng)晶體管(3CS)，斷開所述第二場效應(yīng)晶體 管(2CS),恢復(fù)所述第一場效應(yīng)晶體管(ICS)的觸發(fā)信號，所述逆變器(TI)導(dǎo)通，關(guān)閉抗 逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)，所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度反轉(zhuǎn)接，切換回所述變 頻調(diào)速工作狀態(tài)；8) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)判斷當(dāng)前電網(wǎng)電電壓是否在預(yù)定的第二時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，如果 恢復(fù)正常，則執(zhí)行步驟9，否則，執(zhí)行步驟6;9) 、所述控制系統(tǒng)(PLC)將所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)切換到可調(diào)液阻器(FR) 調(diào)速狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗逆變顛覆無縫換接控制方法，其特征在于，還包括如果所述轉(zhuǎn)子直流回路在換接過程或所述電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(MD)的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速運(yùn)行中發(fā)生過電壓， 則所述抗逆變顛覆保護(hù)單元(NFD)的快速二極管(BOD)因電壓超過其閥值而使所述抗逆變 顛覆保護(hù)單元(NFD)的晶閘管(SCR)導(dǎo)通，同時(shí)，所述控制系統(tǒng)(PLC)發(fā)一觸發(fā)脈沖給 所述晶閘管(SCR)，確保所述晶閘管(SCR)可靠導(dǎo)通，保護(hù)所述轉(zhuǎn)子直流回路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗逆變顛覆無縫換接電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括整流器、升壓斬波器、抗逆變顛覆保護(hù)單元和SCR逆變器，本系統(tǒng)適用于普通繞線及內(nèi)反饋繞線異步電動(dòng)機(jī)、繞籠式無刷雙饋電動(dòng)機(jī)和繞籠型內(nèi)反饋無刷電動(dòng)機(jī)，解決了因電網(wǎng)電壓大幅降低或消失瞬間導(dǎo)致逆變顛覆的問題，抗逆變顛覆保護(hù)單元確保當(dāng)因電網(wǎng)電壓瞬間大幅降低或消失時(shí)，不致產(chǎn)生逆變顛覆，并實(shí)現(xiàn)逆變電路和保護(hù)環(huán)節(jié)的無縫換接，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本維持不變，特別適用于生產(chǎn)工藝不允許設(shè)備轉(zhuǎn)速有明顯波動(dòng)的場合，系統(tǒng)可靠性高，控制簡單方便。
文檔編號H02H7/08GK101527539SQ200910136130
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者華 楊, 梁慧冰, 馬小亮 申請人:廣東華拿東方能源有限公司