一种交流电机和直流电机混合控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种交流电机和直流电机混合控制系统，包括交直流同线供电变换器、交错接线交流电机、直流电机和控制器，所述交直流同线供电变换器通过交流线路与交流系统连接，所述交直流同线供电变换器通过交直流同线线路连接交错接线交流电机三相输入，所述交错接线交流电机的中性点通过正极导线连接直流电机的正极，所述交直流同线供电变换器通过负极导线连接直流电机的负极；所述控制器分别与交流系统、交直流同线供电变换器、交错接线交流电机、直流电机连接。该系统可以通过一套变换器和控制器实现交流电机和直流电机的独立控制，降低了系统成本。降低了系统成本。降低了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电机和直流电机混合控制系统


[0001]本专利技术属于电机
，具体涉及一种基于交直流同线供电的交流电机和直流电机混合控制系统。

技术介绍

[0002]交流电机与直流电机已广泛应用于各个领域。目前，交流电机与直流电机控制器相互独立，需要分别为交流电机和直流电机配置变换器及其控制器，使得变换器和控制器的设计成本增加。电力领域中，一直在寻求能够降低成本的方法，用更少的设备的同时还能达到相同的效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种交流电机和直流电机混合控制系统，该系统可以通过一套变换器和控制器实现交流电机和直流电机的独立控制，降低了系统成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种交流电机和直流电机混合控制系统，包括交直流同线供电变换器（2000）、交错接线交流电机（3000）、直流电机（4000）和控制器（5000），所述交直流同线供电变换器（2000）通过交流线路（1010）与交流系统（1000）连接，所述交直流同线供电变换器（2000）通过交直流同线线路（2010）连接交错接线交流电机（3000）三相输入，所述交错接线交流电机（3000）的中性点通过正极导线（4010）连接直流电机（4000）的正极，所述交直流同线供电变换器（2000）通过负极导线（4020）连接直流电机（4000）的负极；所述控制器（5000）分别与交流系统（1000）、交直流同线供电变换器（2000）、交错接线交流电机（3000）、直流电机（4000）连接。
>[0005]进一步地，所述交直流同线供电变换器（2000）用于将交流系统（1000）输出的交流电能形式，转换为可调可控的三相交流电压和直流电压同线叠加的电能形式；所述交直流同线供电变换器（2000）包括整流器（2100）和逆变器（2200），所述整流器（2100）和逆变器（2200）共用直流母线电容（2300）；所述整流器（2100）通过交流线路（1010）与交流系统（1000）连接，将交流系统（1000）的交流转换为直流；所述逆变器（2200）通过交直流同线线路（2010）连接交错接线交流电机（3000）三相输入。
[0006]进一步地，所述控制器（5000）包括整流控制器（5100）、交流电机控制器（5200）、直流电机控制器（5300）和叠加调制器（5400）；所述控制器（5000）通过测量交流系统（1000）控制参数（1200），通过整流控制器（5100）控制整流器（2100），实现可控整流，将交流转换为直流；所述控制器（5000）通过测量交错接线电机（3000）和直流电机（4000），分别得到交流电机运行参数（3100）和直流电机运行参数（4100），再通过交流电机控制器（5200）和直流电机控制器（5300），分别得到两台电机的控制参数，然后通过叠加调制器（5400）后控制交直流同线供电变换器（2000）的逆变器（2200）。
[0007]进一步地，所述叠加调制器（5400）的叠加调制原理为：交流电机控制参数的参考波是交流信号，直流电机控制参数的参考波是直流信号，叠加后形成交直流叠加调制波，通
过与三角载波比较得到驱动脉冲，以此控制逆变器（2200），实现输出电压中交流和直流分量的叠加。
[0008]进一步地，在叠加调制过程中，给正弦调制波叠加一个直流分量，产生含直流偏置的交直流叠加参考波，然后通过与三角载波比较得到驱动脉冲；调制波大于载波时输出正的驱动电压，使电力电子器件开通，调制波小于载波时输出负的驱动电压，使器件关断；在调制波中叠加一个直流分量，输出结果含有交流分量，也含有直流分量；输出直流的大小随叠加的直流调制波变化而变化，直流调制波越大，输出直流越大；输出交流的大小随叠加的交流调制波变化而变化，交流调制波越大，输出交流越大。
[0009]进一步地，所述交错接线交流电机（3000）的定子侧由12个相同绕组采用交错接线接法连接，每相4个绕组；A相4个绕组分别是绕组（A1X1）、绕组（A2X2）、绕组（A3X3）和绕组（A4X4），B相4个绕组分别是绕组（B1Y1）、绕组（B2Y2）、绕组（B3Y3）和绕组（B4Y4），C相4个绕组分别是绕组（C1Z1）、绕组（C2Z2）、绕组（C3Z3）和绕组（C4Z4）。
[0010]进一步地，所述交错接线交流电机（3000）的定子侧三相绕组采用交错接线接法连接，其中A相绕组（A1X1）首端接交直流同线线路（2010）的A相，A相绕组（A1X1）末端与B相绕组（B3Y3）末端相连，绕组（A2X2）首端与绕组（C4Z4）首端相连，绕组（A2X2）末端与绕组（A3X3）首端相连，绕组（A3X3）末端与绕组（C1Z1）末端相连，绕组（A4X4）首端与绕组（B2Y2）首端相连，绕组（A4X4）末端接中性点（N）；B相绕组（B1Y1）首端接交直流同线线路（2010）的B相，B相绕组（B1Y1）末端与C相绕组（C3Z3）末端相连，绕组（B2Y2）首端与绕组（A4X4）首端相连，绕组（B2Y2）末端与绕组（B3Y3）首端相连，绕组（B3Y3）末端与绕组（A1X1）末端相连，绕组（B4Y4）首端与绕组（C2Z2）首端相连，绕组（B4Y4）末端接中性点（N）；C相绕组（C1Z1）首端接交直流同线线路（2010）的C相，C相绕组（C1Z1）末端与A相绕组（A3X3）末端相连，绕组（C2Z2）首端与绕组（B4Y4）首端相连，绕组（C2Z2）末端与绕组（C3Z3）首端相连，绕组（C3Z3）末端与绕组（B1Y1）末端相连，绕组（C4Z4）首端与绕组（A2X2）首端相连，绕组（C4Z4）末端接中性点（N）。
[0011]进一步地，A相绕组（A2X2）和绕组（A3X3）与C相绕组（C1Z1）和绕组（C4Z4）电压矢量在相位上相差60
°
，起移相作用，这四个绕组电压矢量依照平行四边形法则得到的合成电压矢量即为C相电压矢量（NC）；B相绕组（B2Y2）和绕组（B3Y3）与A相绕组（A1X1）和绕组（A4X4）电压矢量在相位上相差60
°
，起移相作用，这四个绕组电压矢量依照平行四边形法则得到的合成电压矢量即为A相电压矢量（NA）；C相绕组（C2Z2）和绕组（C3Z3）与B相绕组（B1Y1）和绕组（B4Y4）电压矢量在相位上相差60
°
，起移相作用，这四个绕组电压矢量依照平行四边形法则得到的合成电压矢量即为C相电压矢量（NB）；当定子侧三相绕组通入直流电流时，A相绕组（A1X1）和绕组（A2X2）产生磁通大小相等，方向相反，绕组（A3X3）和绕组（A4X4）产生磁通大小相等，方向相反，即A相四个绕组产生的直流磁通相互抵消；B相绕组（B1Y1）和绕组（B2Y2）产生磁通大小相等，方向相反，绕组（B3Y3）和绕组（B4Y4）产生磁通大小相等，方向相反，即B相四个绕组产生的直流磁通相互抵消；C相绕组（C1Z1）和绕组（C2Z2）产生磁通大小相等，方向相反，C相绕组（C3Z3）和绕组（C4Z4）产生磁通大小相等，方向相反，即C相四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，包括交直流同线供电变换器（2000）、交错接线交流电机（3000）、直流电机（4000）和控制器（5000），所述交直流同线供电变换器（2000）通过交流线路（1010）与交流系统（1000）连接，所述交直流同线供电变换器（2000）通过交直流同线线路（2010）连接交错接线交流电机（3000）三相输入，所述交错接线交流电机（3000）的中性点通过正极导线（4010）连接直流电机（4000）的正极，所述交直流同线供电变换器（2000）通过负极导线（4020）连接直流电机（4000）的负极；所述控制器（5000）分别与交流系统（1000）、交直流同线供电变换器（2000）、交错接线交流电机（3000）、直流电机（4000）连接。2.根据权利要求1所述的一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，所述交直流同线供电变换器（2000）用于将交流系统（1000）输出的交流电能形式，转换为可调可控的三相交流电压和直流电压同线叠加的电能形式；所述交直流同线供电变换器（2000）包括整流器（2100）和逆变器（2200），所述整流器（2100）和逆变器（2200）共用直流母线电容（2300）；所述整流器（2100）通过交流线路（1010）与交流系统（1000）连接，将交流系统（1000）的交流转换为直流；所述逆变器（2200）通过交直流同线线路（2010）连接交错接线交流电机（3000）三相输入。3.根据权利要求2所述的一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，所述控制器（5000）包括整流控制器（5100）、交流电机控制器（5200）、直流电机控制器（5300）和叠加调制器（5400）；所述控制器（5000）通过测量交流系统（1000）控制参数（1200），通过整流控制器（5100）控制整流器（2100），实现可控整流，将交流转换为直流；所述控制器（5000）通过测量交错接线电机（3000）和直流电机（4000），分别得到交流电机运行参数（3100）和直流电机运行参数（4100），再通过交流电机控制器（5200）和直流电机控制器（5300），分别得到两台电机的控制参数，然后通过叠加调制器（5400）后控制交直流同线供电变换器（2000）的逆变器（2200）。4.根据权利要求3所述的一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，所述叠加调制器（5400）的叠加调制原理为：交流电机控制参数的参考波是交流信号，直流电机控制参数的参考波是直流信号，叠加后形成交直流叠加调制波，通过与三角载波比较得到驱动脉冲，以此控制逆变器（2200），实现输出电压中交流和直流分量的叠加。5.根据权利要求4所述的一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，在叠加调制过程中，给正弦调制波叠加一个直流分量，产生含直流偏置的交直流叠加参考波，然后通过与三角载波比较得到驱动脉冲；调制波大于载波时输出正的驱动电压，使电力电子器件开通，调制波小于载波时输出负的驱动电压，使器件关断；在调制波中叠加一个直流分量，输出结果含有交流分量，也含有直流分量；输出直流的大小随叠加的直流调制波变化而变化，直流调制波越大，输出直流越大；输出交流的大小随叠加的交流调制波变化而变化，交流调制波越大，输出交流越大。6.根据权利要求1所述的一种交流电机和直流电机混合控制系统，其特征在于，所述交错接线...

【专利技术属性】
技术研发人员：易杨，桂尧杰，杨刚，钱冲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：