專利名稱：模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種主要用于交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào) 速裝置。
技術(shù)背景串鈒調(diào)速是交流異步電動(dòng)機(jī)的經(jīng)典調(diào)速方法之一。隨著電力電子技術(shù)和計(jì) 算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，串級(jí)調(diào)速技術(shù)得以更進(jìn)一步的發(fā)展，它以控制電壓低、控 制功率小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能高效而具有突出的優(yōu)越性，在高壓大中型電動(dòng)機(jī)節(jié)能 調(diào)速應(yīng)用方面具有特別的意義?，F(xiàn)有拔術(shù)下的串級(jí)調(diào)速裝置主要由一個(gè)三相整流單元、逆變單元、控制單 元和逆變變壓器組成。被控的交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)差功率經(jīng)過整流后，再 經(jīng)過逆變回鐨至電網(wǎng)，通過調(diào)整逆變器的逆變角來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但這種調(diào) 速方式最大的缺陷就是回饋電網(wǎng)的功率含有幅值較高的高次諧波，污染電網(wǎng)，以 及功率因數(shù)低。另一種應(yīng)用非常普遍的交流調(diào)速方式是變頻調(diào)速。通過改變輸入交流電機(jī) 定子繞組電源頻率來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方式的優(yōu)點(diǎn)是控制穩(wěn)定，電機(jī)啟 動(dòng)電流小，調(diào)速范圍寬。但這種調(diào)速方式需要控制的功率大，大于電機(jī)的輸入功 率，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生輻值較高的高次諧波污染電力系統(tǒng)。對(duì)于高壓大功率電動(dòng)機(jī)而 言，高壓變頻器的投資很高，技術(shù)難度大，這些都影響了變頻調(diào)速技術(shù)的進(jìn)一步 應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容為克na有技術(shù)上述的缺陷，本發(fā)明提供了 一種模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝 置，這種鑭壤裝置回餓電網(wǎng)的高次諧波很小，不會(huì)污染電網(wǎng)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 一種模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，包括串級(jí)整濂電路FLG1和直流電動(dòng)機(jī)M2，所述串級(jí)整流電路FLG1的輸出端連接 所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電樞輸入端，所述直流電動(dòng)機(jī)M2設(shè)有勵(lì)磁控制單元FLG2, 所述勵(lì)撇控帶j單元FLG2包括勵(lì)磁整流電路和自耦調(diào)壓器，所述勵(lì)磁整流電路的 輸出端連i^f述自耦調(diào)壓器的輸出端，所述自耦調(diào)壓器設(shè)有驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行調(diào)壓動(dòng)作 的調(diào)壓伺脤器。所述讕壓伺服器可設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的可編程控制器。 本實(shí)用新型還可以設(shè)有交流發(fā)電機(jī)，所述交流發(fā)電機(jī)同所述直流電動(dòng)機(jī)軸連接。本實(shí)用新型的使用方法是將所述串級(jí)整流電路的輸入端連接被控異步電 動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱主機(jī))Ml的轉(zhuǎn)子三相滑環(huán)，所述交流發(fā)電機(jī)的輸出端連接電網(wǎng)， 通過勵(lì)磁控制單元調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓，就可調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電 壓,相應(yīng)地也就調(diào)節(jié)了異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路反電勢(shì)的大小，從而改變其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差， 由此實(shí)現(xiàn)了調(diào)速'目的。所述自耦調(diào)壓器的調(diào)壓控制方式是通過各種傳感器采集控 制信號(hào)，并通過PLC的程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)壓特性的控制，由PLC控制調(diào)壓伺服器 的輸出，進(jìn)而控制自耦調(diào)壓器輸出合適的電壓。本實(shí)甩新型調(diào)速裝置對(duì)被控對(duì)象無極調(diào)速，更重要的是調(diào)速效率高，主機(jī) Ml轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)差功率經(jīng)FLG1整流后輸入直流電機(jī)M2，直流電機(jī)再驅(qū)動(dòng)交流電 機(jī)M3發(fā)電，將功率回饋入電網(wǎng)。由于交流發(fā)電機(jī)的氣隙磁勢(shì)是穩(wěn)定的正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，幾乎沒有高次諧波饋 入電網(wǎng)，由此避免了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；選用的直流電動(dòng)機(jī)電樞額定電壓越高， 調(diào)速范圍就越大，當(dāng)直流電機(jī)的電樞電壓大于繞線式異步電機(jī)繞組的開口電壓 時(shí)，機(jī)組串調(diào)裝置就可以完全阻止繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使其堵轉(zhuǎn)，由此使 調(diào)逋范圍達(dá)到0~100%額定轉(zhuǎn)速；直流電動(dòng)機(jī)在重負(fù)載和低電樞電壓的條件下，
其轉(zhuǎn)速都能大于交流發(fā)電機(jī)的同步速。本實(shí)用新型主要可用于水泥、電力、水利、水處理、供水、城市供熱、冶 金礦產(chǎn)、港口機(jī)械、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域，通過對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了 節(jié)能和優(yōu)化工藝流程的目的。

圖1是本實(shí)用新型與主機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖2，本實(shí)用新型提供了一種模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其 特征在于包括串級(jí)整流電路FLG1和直流電動(dòng)機(jī)M2,所述串級(jí)整流電路FLG1的 輸出端遂SI所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電樞輸入端，所述直流電動(dòng)機(jī)M2設(shè)有勵(lì)磁控制 單元FLG2，所述勵(lì)磁控制單元FLG2包括勵(lì)磁整流電路和自耦調(diào)壓器，所述勵(lì)磁 整流電踏,出端連接所述自耦調(diào)壓器的輸出端，所述自耦調(diào)壓器設(shè)有驅(qū)動(dòng)其進(jìn) 行調(diào)壓動(dòng)作釣調(diào)壓伺服器。對(duì)于常見的自耦調(diào)壓器，所述調(diào)壓伺服器的輸出軸直 接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述自耦調(diào)壓器的刷架軸連接，即可帶動(dòng)自耦調(diào)壓器動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)所需的電壓輸出。所述勵(lì)磁螯流電路和所述串級(jí)整流電路均采用二極管整流橋，以保證整流 效果并盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。所述調(diào)壓伺服器可設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的可編程控制器，采用這種控制器成 本低、使用方便。所逑可編程控制器PLC設(shè)有若干用于實(shí)時(shí)采集主機(jī)M1系統(tǒng)工藝運(yùn)行參數(shù)的 傳感器，所述可編程控制器的控制信號(hào)輸出端連接所述調(diào)壓伺服器的控制端。所逑可編程控制器可以依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采集被控系統(tǒng)的工藝運(yùn)行參數(shù)(如氣 壓湘溫 》，通過所連接的各種傳感器實(shí)時(shí)采集這些工藝運(yùn)行參數(shù)，通過現(xiàn)有
技術(shù)設(shè)置控制程序，其控制信號(hào)輸出端連接調(diào)壓伺服器的控制端，向調(diào)壓伺服器 輸出控鑭信號(hào)，由調(diào)壓伺服器帶動(dòng)自耦調(diào)壓器的刷架軸轉(zhuǎn)動(dòng)到應(yīng)有的電壓輸出位 置，以調(diào)整二極管整流電路的電壓輸出，由此改變施加在所述直流電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn) 子線園上魄勵(lì)礒電壓。所述飼服器也可以采用其他控制裝置進(jìn)行控制，例如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所述自耦調(diào)壓器的輸入端設(shè)有依次串聯(lián)的接觸器KM2和空氣開關(guān)QF2，通 過接觸器KM2和空氣開關(guān)QF2連接電源電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)壓器通斷電的控制。
所述勵(lì)磁整流電路的輸出端和所述直流電動(dòng)機(jī)M2的勵(lì)磁線圈組成的回路 上設(shè)有顯示該輸出電壓的電壓表PV2和顯示該回路電流的電流表PA2,所述串級(jí) 整流電蹐F(tuán)LG1的輸出端和所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電樞組成的回路上設(shè)有用于直接 顯示輸出電壓的電壓表PV1、用于顯示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓表PN1和用于顯示輸出 電流的電流表PA1。以實(shí)現(xiàn)對(duì)各所述電壓和電流的監(jiān)控。所述串級(jí)整流電路FLG1的輸入端設(shè)有接觸器KM1，通過接觸器KM1連接主 機(jī)M1的轉(zhuǎn)子線園，以便進(jìn)行通斷控制。所述主機(jī)Ml的轉(zhuǎn)子線圏接線端設(shè)有用于過壓保護(hù)的壓敏電阻Ru,以利于 對(duì)M1的轉(zhuǎn)子線鬭的過電壓保護(hù)。本實(shí)用新型可以設(shè)有交流發(fā)電機(jī)M3,所述交流發(fā)電機(jī)M3同所述直流電動(dòng) 機(jī)M2軸連接。以便實(shí)現(xiàn)能量形式的轉(zhuǎn)化，變?yōu)榭梢曰仞伒诫娋W(wǎng)的電能。所途交流發(fā)電機(jī)M3采用異步交流發(fā)電機(jī)，其輸出端依次連接有接觸器KM3 和變氣開關(guān)QF3，并通過接觸器KM3和空氣開關(guān)QF3接入電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)饋 電的控制。根攝使用場(chǎng)合的不同，也可以采用其他方式實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)輸出的利用。 所逑各開關(guān)的動(dòng)作均可以由PLC或控制機(jī)柜面板上的按鈕控制，以方便操作。
各開關(guān)的控制過程可以采用下列方式當(dāng)主機(jī)M1斷路器K1合閘后，主機(jī)起動(dòng)。這時(shí)機(jī)組串調(diào)裝置才允許投入運(yùn)行。首先手動(dòng)合閘空氣斷路器QF2、 QF3,再合閘KM3,啟動(dòng)機(jī)組，穩(wěn)定后合閘 KM2,給勵(lì)維控制單元FLG2供電回路，運(yùn)行勵(lì)磁控制單元FLG2,調(diào)整勵(lì)磁，使 直流機(jī)電柩電壓達(dá)到預(yù)期值。這一切完成后，就可以將串調(diào)裝置投入運(yùn)行。KM1 合閘，然后K3斷開，閉鎖K2，嚴(yán)禁K2合閘，這時(shí)主機(jī)轉(zhuǎn)速為調(diào)速范圍中默認(rèn) 轉(zhuǎn)速。如果要提商轉(zhuǎn)速就要減小勵(lì)磁電流，如果要調(diào)低轉(zhuǎn)速，就要增大勵(lì)磁電流， 調(diào)節(jié)過穂饔慢調(diào)。此時(shí)直流電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)M3處于發(fā)電狀態(tài)，所發(fā) 的電反餓到電網(wǎng)去，從而達(dá)到節(jié)能增效的目的。停機(jī)時(shí)合上K3，解除K2閉鎖， 然后斷開躍l,輔機(jī)系統(tǒng)停機(jī)。主機(jī)停機(jī)后，液體電阻RF應(yīng)自動(dòng)調(diào)到電阻值最 大狀態(tài)，以備下次主機(jī)啟動(dòng)。
權(quán)利要求1. 一種模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于包括串級(jí)整流電路FLG1和 直流電動(dòng)機(jī)M2，所述串級(jí)整流電路FLG1的輸出端連接所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電 樞輸入端，所述直流電動(dòng)機(jī)M2設(shè)有勵(lì)磁控制單元FLG2，所述勵(lì)磁控制單元FLG2 包括勵(lì)磁整流電路和自耦調(diào)壓器，所述勵(lì)磁整流電路的輸入端連接所述自耦調(diào)壓 器的輸出端，所述自耦調(diào)壓器設(shè)有驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行調(diào)壓動(dòng)作的調(diào)壓伺服器。
2. 如權(quán)利要求1所述的模擬控制串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于所述勵(lì)磁整流 電路和所述串級(jí)整流電路均采用二極管整流橋。
3. 如權(quán)利要求1所述的模擬控制串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于所述調(diào)壓伺服 器設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的可編程控制器。
4. 如權(quán)利要求3所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于所述可編 程控制器PLC設(shè)有若干用于實(shí)時(shí)采集被控異步電動(dòng)機(jī)M1系統(tǒng)工藝運(yùn)行參數(shù)的傳 感器，所述可編程控制器的控制信號(hào)輸出端連接所述調(diào)壓伺服器的控制端。
5. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在 于所述自耦調(diào)壓器的輸入端設(shè)有依次串聯(lián)的接觸器KM2和空氣開關(guān)QF2，通過接 觸器KM2和空氣開關(guān)QF2連接電源電路。
6. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在 于所述勵(lì)磁整流電路的輸出端和所述直流電動(dòng)機(jī)M2的勵(lì)磁線圈組成的回路上設(shè) 有顯示該輸出電壓的電壓表PV2和顯示該回路電流的電流表PA2，所述串級(jí)整流 電路FLG1的輸出端和所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電樞組成的回路上設(shè)有用于直接顯示 輸出電壓的電壓表PV1、用于顯示該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓表PN1和用于顯示輸出電 流的電流表PA1。
7. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在 于所述串級(jí)整流電路FLG1的輸入端設(shè)有接觸器KM1，通過接觸器KM1連接被控 異歩電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)子線圈。
8. 如權(quán)利要求7所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于所述被控 異步電動(dòng)機(jī)M1的轉(zhuǎn)子線圈接線端設(shè)有用于過壓保護(hù)的壓敏電阻Ru。
9. 如權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在 于還設(shè)有交流發(fā)電機(jī)M3，所述交流發(fā)電機(jī)M3同所述直流電動(dòng)機(jī)M2軸連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其特征在于所述交流 發(fā)電機(jī)M3采用異步交流發(fā)電機(jī)，其輸出端依次連接有接觸器KM3和空氣開關(guān) QF3，并通過接觸器KM3和空氣開關(guān)QF3接入電網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種模擬控制機(jī)組串級(jí)調(diào)速裝置，其包括串級(jí)整流電路FLG1、直流電動(dòng)機(jī)M2和交流發(fā)電機(jī)M3，所述串級(jí)整流電路FLG1的輸出端連接所述直流電動(dòng)機(jī)M2的電樞輸入端，所述直流電動(dòng)機(jī)M2設(shè)有勵(lì)磁控制單元FLG2，所述交流發(fā)電機(jī)M3同所述直流電動(dòng)機(jī)M2軸連接，所述勵(lì)磁控制單元FLG2包括勵(lì)磁整流電路和自耦調(diào)壓器，所述勵(lì)磁整流電路的輸入端連接所述自耦調(diào)壓器的輸出端，所述自耦調(diào)壓器設(shè)有驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行調(diào)壓動(dòng)作的調(diào)壓伺服器，所述調(diào)壓伺服器設(shè)有對(duì)其進(jìn)行控制的可編程控制器。本實(shí)用新型高可靠、沒有高次諧波、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，主要用于繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。
文檔編號(hào)H02P25/16GK201039076SQ20072000257
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者嚴(yán)漢彥, 周明寶, 李茂林, 旭 洪, 建 程 申請(qǐng)人:北京紫御灣科技有限公司