抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统及其控制方法，该系统包括整流器、升压斩波器、抗逆变颠覆保护单元和ＳＣＲ逆变器，本系统适用于普通绕线及内反馈绕线异步电动机、绕笼式无刷双馈电动机和绕笼型内反馈无刷电动机，解决了因电网电压大幅降低或消失瞬间导致逆变颠覆的问题，抗逆变颠覆保护单元确保当因电网电压瞬间大幅降低或消失时，不致产生逆变颠覆，并实现逆变电路和保护环节的无缝换接，电动机转速基本维持不变，特别适用于生产工艺不允许设备转速有明显波动的场合，系统可靠性高，控制简单方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流电动机调速控制
，特别涉及一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调 速控制系统及其控制方法。
技术介绍
中高压电动机广泛使用于风机和水泵的拖动，若能利用调速来实现风量和水压调节，则 可以节约大量的电能，所以市场对性能优良、成本适中的中高压调速系统的需求非常旺盛。近年来开发出斩波式转子变频调速系统，如中国专利CN200710122573.1公开了一种IGBT 逆变器中压电动机斩波式双DSP数字调速系统，其电动机转子侧接不可控整流器及晶闸管逆 变器，在整流器和逆变器之间加入一级升压斩波器，工作时晶闸管(SCR)逆变器的触发移相超 前角P固定在最小值不变，直流逆变电压固定，通过改变斩波器的占空比来改变转子电压(频 率)，实现调速。这种斩波式转子变频调速系统比传统的串级调速功率因数高，谐波小。但是， SCR逆变器在电网电压突然大幅度降低或消失時，很容易发生逆变颠覆，损坏设备，尽管原 系统己设有防逆变颠覆保护，但通过实际使用发現，原来的斩波式转子变频调速系统仍然存 在下面两个问题在电网故障或同电网的大电动机起动使供电电压突然大幅度降低或消失時， SCR逆变器将会发生逆变颠覆，此时防逆变颠覆保护启动，使逆变回路断开，同时短接转子 直流回路，于是电动机转速上升至接近全速，即在防逆变颠覆换接过程中，设备的速度波动 很大，有的生产过程是不允许的。逆变回路的断开用IGBT管实现，而短接转子直流回路由 SCR完成，由于IGBT与SCR响应的时间差问题，换接瞬间往往会引起过压和过流而启动过 压过流保护，切除调速系统转入全速或水阻调速运行，甚至过大的电流会使高压开关跳闸停 机，严重的影响生产，增加操作人员的劳动强度。如图1所示，为现有的斩波式转子变频调速系统主电路图，其防逆变颠覆的保护由串联 在直流回路的一只IGBT和与整流桥并联的一只SCR实现，当电网电压过低或逆变电流过大 时，导通SCR同时断开IGBT，此时虽然断开了逆变回路，能防止逆变颠覆的发展，但电动 机转子回路由于SCR的导通而短接，则电动机加速至全速运行，可能产生设备不允许的速度 波动；另外，IGBT的开关时间远比SCR的快，配合不好时，IGBT的断开在SCR导通前， 则转子绕组会感应高电压，造成系统因过压过流而跳闸，甚至损坏设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以解 决因电网电压大幅降低或消失瞬间导致逆变颠覆的问题，使设备的速度波动最小。为达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统， 包括电动机系统、调速系统和控制系统，所述调速系统分别与所述电动机系统、控制系统连 接，所述电动机系统与所述控制系统连接，所述调速系统包括不可控整流器、升压斩波器、 接触器和逆变器，所述升压斩波器包括第一电感、第一二极管、第一电容、第一场效应晶体 管，在所述升压斩波器和所述逆变器之间还连接有抗逆变颠覆保护单元和第二电感，所述抗逆变颠覆保护单元包括第二场效应晶体管、第七电阻、第八二极管、晶闸管、快 速二极管、第九电阻、第九二极管、第三电容、第八电阻、第十二极管和第三场效应晶体管， 所述第二场效应晶体管的基极与所述控制系统连接，所述第二场效应晶体管的漏极分别与所 述第七电阻的一端、所述晶闸管的输入端、所述第八二极管输入端连接，所述第七电阻的另 一端分别与所述第八二极管的输出端、所述快速二极管的输入端、所述第十二极管的输出端 连接，所述快速二极管的输出端通过第九电阻与所述第九二极管的输入端连接，所述晶闸管 的输出端和所述第九二极管的输出端分别与所述第三电容的一端、所述第八电阻的一端连接， 所述第二场效应晶体管的源极分别与所述晶闸管的输出端、所述第三电容的另一端、所述第 八电阻的另一端和所述第三场效应晶体管的源极连接，所述第三场效应晶体管的漏极与所述 第十二极管的输入端连接，所述第三场效应晶体管的基极与所述控制系统连接，所述逆变器 通过所述第二电感与所述第三场效应晶体管的漏极连接，所述接触器分别与所述电动机系统 和所述逆变器连接。本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，所述第七电阻为大功率电阻，且其 阻值与所述电动机系统的电动机的设定转速匹配。 ，本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，在所述接触器与所述电动机系统之 间连接有逆变变压器。本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，所述控制系统替换为DSP或单片机 或DSP+PLC或单片机+PLC。本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，所述电动机包括中压普通绕线式异 步电动机、中压内反馈绕线式异步电动机、中压绕笼式无刷双馈电动机和中压绕笼型内反馈 无刷电动机。另一方面，本专利技术还提供一种抗逆变颠覆无缝换接控制方法，包括以下步骤 1)、调速系统正常时，抗逆变颠覆保护单元的第二场效应晶体管导通，第三场效应晶体管断开，电动机系统的电动机的转子直流回路为变频调速工作状态；2) 、控制系统判断当前电网电压是否小于或等于设定最小值，如果小于或等于所述设定最 小值，则执行步骤4，否则，执行步骤3;3) 、所述控制系统判断当前电网电流是否大于或等于设定最大值，如果大于或等于所述设 定最大值，则执行步骤4，否则，执行步骤2;4) 、所述控制系统判定所述调速系统为逆变颠覆的初期状态，闭合所述第三场效应晶体管， 断开所述第二场效应晶体管，封锁第一场效应晶体管的触发信号，逆变器从所述转子直流回 路断开，启动抗逆变颠覆保护单元，所述电动机系统的电动机进行速度转接；5) 、所述电动机系统的电动机的转子保持转接前的速度运转；6) 、所述控制系统判断当前电网电电压是否在预定的第一时间内恢复正常，如果恢复正常， 则执行步骤7，否则，执行步骤8;7) 、所述控制系统闭合所述第三场效应晶体管，断开所述第二场效应晶体管，恢复所述第 一场效应晶体管的触发信号，所述逆变器导通，关闭抗逆变颠覆保护单元，所述电动机系统 的电动机进行速度反转接，切换回所述变频调速工作状态；8) 、所述控制系统判断当前电网电电压是否在预定的第二时间内恢复正常，如果恢复正常， 则执行步骤9，否则，执行步骤6;9) 、所述控制系统将所述电动机系统的电动机切换到可调液阻器调速状态。 本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接控制方法，还包括如果所述转子直流回路在换接过程或所述电动机系统的电动机在变频调速运行中发生过 电压，则所述抗逆变颠覆保护单元的快速二极管因电压超过其阀值而使所述抗逆变颠覆保护 单元的晶闸管导通，同时，所述控制系统发一触发脉冲给所述晶闸管，确保所述晶闸管可靠 导通，保护所述转子直流回路。本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统的抗逆变颠覆保护单元能确保当因 电网电压瞬间大幅降低或消失时,不致产生逆变颠覆，并实现逆变电路和保护环节的无缝换接， 电动机转速基本维持不变，特别适用于生产工艺不允许设备转速有明显波动的场合，系统可 靠性高，控制简单方便。附图说明图1是现有的斩波式转子变频调速系统的主电路原理图2是本专利技术的用于中压普通绕线式异步电动机的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制 系统的电路原理图3是图2中抗逆变颠覆保护单元NFD的主电路原理图；图4是本专利技术的抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制方法流程图5是本专利技术的用于中压内反馈绕线式异步电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗逆变颠覆无缝换接电动机调速控制系统，包括电动机系统（ＭＤ）、调速系统（ＦＣ）和控制系统（ＰＬＣ），所述调速系统（ＦＣ）分别与所述电动机系统（ＭＤ）、控制系统（ＰＬＣ）连接，所述电动机系统（ＭＤ）与所述控制系统（ＰＬＣ）连接，所述调速系统（ＦＣ）包括不可控整流器（ＤＲ）、升压斩波器（ＢＣ）、接触器（ＫＭ４）和逆变器（ＴＩ），所述升压斩波器（ＢＣ）包括第一电感（ＬＳ１）、第一二极管（ＳＤ１）、第一电容（Ｃ）、第一场效应晶体管（１ＣＳ），其特征在于，　在所述升压斩波器（ＢＣ）和所述逆变器（ＴＩ）之间还连接有抗逆变颠覆保护单元（ＮＦＤ）和第二电感（ＬＳ２），　所述抗逆变颠覆保护单元（ＮＦＤ）包括第二场效应晶体管（２ＣＳ）、第七电阻（Ｒ７）、第八二极管（Ｄ８）、晶闸管（ＳＣＲ）、快速二极管（ＢＯＤ）、第九电阻（Ｒ９）、第九二极管（Ｄ９）、第三电容（Ｃ３）、第八电阻（Ｒ８）、第十二极管（Ｄ１０）和第三场效应晶体管（３ＣＳ），所述第二场效应晶体管（２ＣＳ）的基极与所述控制系统（ＰＬＣ）连接，所述第二场效应晶体管（２ＣＳ）的漏极分别与所述第七电阻（Ｒ７）的一端、所述晶闸管（ＳＣＲ）的输入端、所述第八二极管（Ｄ８）输入端连接，所述第七电阻（Ｒ７）的另一端分别与所述第八二极管（Ｄ８）的输出端、所述快速二极管（ＢＯＤ）的输入端、所述第十二极管（Ｄ１０）的输出端连接，所述快速二极管（ＢＯＤ）的输出端通过第九电阻（Ｒ９）与所述第九二极管（Ｄ９）的输入端连接，所述晶闸管（ＳＣＲ）的输出端和所述第九二极管（Ｄ９）的输出端分别与所述第三电容（Ｃ３）的一端、所述第八电阻（Ｒ８）的一端连接，所述第二场效应晶体管（２ＣＳ）的源极分别与所述晶闸管（ＳＣＲ）的输出端、所述第三电容（Ｃ３）的另一端、所述第八电阻（Ｒ８）的另一端和所述第三场效应晶体管（３ＣＳ）的源极连接，所述第三场效应晶体管（３ＣＳ）的漏极与所述第十二极管（Ｄ１０）的输入端连接，所述第三场效应晶体管（３ＣＳ）的基极与所述控制系统（ＰＬＣ）连接，所述逆变器（ＴＩ）通过所述第二电感（ＬＳ２）与所述第三场效应晶体管（３ＣＳ）的漏极连接，所述接触器（ＫＭ４）分别与所述电动机系统（ＭＤ）和所述逆变器（ＴＩ）连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马小亮，梁慧冰，杨华，
申请(专利权)人：广东华拿东方能源有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]