本發(fā)明涉及電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

由于無刷雙饋電機(jī)不存在電刷和滑環(huán)的維護(hù)問題，使得其工作壽命遠(yuǎn)比與其配套的三相全控型pwm變流器工作壽命長。但是，一旦變流器中某一功率器件發(fā)生故障，系統(tǒng)必然發(fā)生突發(fā)性停機(jī)，將導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，很難實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的高可靠性運(yùn)行。為了解決這一問題，專利文獻(xiàn)zl201410382239.x(可平滑切換的冗余型四象限無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng))采用4個三相pwm整流器構(gòu)成冗余型四象限無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，相對提高了可靠性，但是在成本上有顯著的增加，這不利于推動無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在中高壓交流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。專利文獻(xiàn)zl201510808905.6(可柔性運(yùn)行的冗余型無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng))通過采用三相全控型pwm變流器、三相不可控整流器、交流開關(guān)和直流開關(guān)構(gòu)成的具有冗余結(jié)構(gòu)的變流裝置，解決了三相全控型pwm第一全控型變流器或第二全控型變流器損壞時，電機(jī)亞同步調(diào)速的問題，但無法實(shí)現(xiàn)三相全控型pwm第一全控型變流器或第二全控型變流器損壞時，電機(jī)超同步運(yùn)行的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有三個全控型變流器的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置及其方法，在任一變流器出現(xiàn)故障時，可以由另兩個變流器組成完整的調(diào)速控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在超同步和亞同步狀態(tài)的正常運(yùn)行，進(jìn)一步提高和確保無刷雙饋電機(jī)運(yùn)行的可靠性。同時，該調(diào)速系統(tǒng)還以成本優(yōu)勢利于無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在中高壓交流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明一種高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，包括第一三相交流電源、第二三相交流電源、第一全控型變流器、第二全控型變流器和無刷雙饋電機(jī)及與該無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連的機(jī)械負(fù)載，還包括七個三相交流開關(guān)、三個直流開關(guān)和不可控變流器，其中：所述第一三相交流電源、第一三相交流開關(guān)與無刷雙饋電機(jī)的功率繞組依次分相串聯(lián)連接，所述第二三相交流電源、第二三相交流開關(guān)與第一全控型變流器的交流側(cè)依次分相串聯(lián)連接，所述第二三相交流電源、第三三相交流開關(guān)與不可控變流器5的交流側(cè)依次分相串聯(lián)連接，所述第二三相交流電源、第三三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接，所述第二三相交流電源與第七三相交流開關(guān)依次分相串聯(lián)連接并與第二全控型變流器的交流側(cè)依次分相并聯(lián)連接，所述第一全控型變流器的交流側(cè)、第六三相交流開關(guān)與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接，所述第一全控型變流器的直流側(cè)高電壓端、第一直流開關(guān)、第二直流開關(guān)與第二全控型變流器的直流側(cè)高電壓端依次串聯(lián)連接，所述第二全控型變流器的交流側(cè)、第五三相交流開關(guān)與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接，所述不可控變流器的直流側(cè)高電壓端與第三直流開關(guān)串聯(lián)連接并與第一直流開關(guān)和第二直流開關(guān)的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連，兩個全控型變流器和不可控變流器各直流側(cè)低電壓端相互連接為參考地線端。

本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，還包括三相電感和直流母線電容，其中所述三相電感依次分相連接在第二三相交流電源與第二三相交流開關(guān)、第三三相交流開關(guān)和第七三相交流開關(guān)三個三相交流開關(guān)的公共輸入端之間，所述直流母線電容連接在第一直流開關(guān)和第二直流開關(guān)的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)與參考地線端之間。

本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，其中所述第一三相交流電源與第二三相交流電源為相同的三相交流電源。

本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，其中所述第一三相交流電源與第二三相交流電源為不相同的三相交流電源。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置的控制方法，該方法包括：

1)當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行在四象限狀態(tài)時，先斷開第三三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)、第五三相交流開關(guān)、第七三相交流開關(guān)和第三直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第二三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)、第二直流開關(guān)和第一直流開關(guān)，由所述三相電感、第一全控型變流器、直流母線電容和第二全控型變流器構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)；

2)當(dāng)?shù)谝蝗匦妥兞髌靼l(fā)生故障且電機(jī)工作于超同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)、第五三相交流開關(guān)、第七三相交流開關(guān)和第一直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第三三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)、第三直流開關(guān)和第二直流開關(guān)，由所述三相電感、不可控變流器、直流母線電容和第二全控型變流器構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)；

3)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌靼l(fā)生故障且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)、第三三相交流開關(guān)、第五三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)和第一直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第三三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)、第三直流開關(guān)和第二直流開關(guān)，由所述三相電感、不可控變流器、直流母線電容和第二全控型變流器構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

4)當(dāng)?shù)谝蝗匦妥兞髌靼l(fā)生故障時且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)、第三三相交流開關(guān)、第五三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)和第一直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)、第七三相交流開關(guān)、第三直流開關(guān)和第二直流開關(guān)，由所述三相電感、不可控變流器、直流母線電容和變流器形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

5)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌靼l(fā)生故障時且電機(jī)工作于超同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)、第七三相交流開關(guān)和第二直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第二三相交流開關(guān)、第五三相交流開、第三直流開關(guān)和第一直流開關(guān)，由所述三相電感、不可控變流器、直流母線電容和第二全控型變流器形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

6)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌靼l(fā)生故障時且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第三三相交流開關(guān)、第五三相交流開關(guān)、第六三相交流開關(guān)、第七三相交流開關(guān)和第二直流開關(guān)，再閉合第一三相交流開關(guān)、第二三相交流開關(guān)、第四三相交流開關(guān)、第三直流開關(guān)和第一直流開關(guān)，由所述三相電感、不可控變流器、直流母線電容和第二全控型變流器形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置及其控制方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于設(shè)置了七個三相交流開關(guān)、三個直流開關(guān)、兩個全控型變流器和一不可控變流器，構(gòu)成的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在三個變流器中任一變流器出現(xiàn)故障時，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速系統(tǒng)在超同步和亞同步狀態(tài)的正常運(yùn)行，進(jìn)一步提高和確保了無刷雙饋電機(jī)運(yùn)行的高可靠性。同時，該調(diào)速系統(tǒng)還具有成本優(yōu)勢，有助于無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在中高壓交流調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，下面結(jié)合參照附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置及其控制方法的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1，本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，包括第一三相交流電源1、第二三相交流電源2、第一全控型變流器3、第二全控型變流器4、三相電感l(wèi)1、直流母線電容c和無刷雙饋電機(jī)7及與該無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連的機(jī)械負(fù)載，還包括七個三相交流開關(guān)k1-k7、三個直流開關(guān)k8-k10和不可控變流器5，其中：

第一三相交流電源1、第一三相交流開關(guān)k1與無刷雙饋電機(jī)的功率繞組依次分相串聯(lián)連接。第二三相交流電源2、第二三相交流開關(guān)k2與第一全控型變流器3的交流側(cè)依次分相串聯(lián)連接。第二三相交流電源2、第三三相交流開關(guān)k3與不可控變流器5的交流側(cè)依次分相串聯(lián)連接。第二三相交流電源2、第三三相交流開關(guān)k3、第四三相交流開關(guān)k4與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接。第二三相交流電源2與第七三相交流開關(guān)k7依次分相串聯(lián)連接并與第二全控型變流器4的交流側(cè)依次分相并聯(lián)連接。第一全控型變流器3的交流側(cè)、第六三相交流開關(guān)k6與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接。第一全控型變流器3的直流側(cè)高電壓端、第一直流開關(guān)k10、第二直流開關(guān)k9與第二全控型變流器4的直流側(cè)高電壓端依次串聯(lián)連接，第二全控型變流器4的交流側(cè)、第五三相交流開關(guān)k5與無刷雙饋電機(jī)的控制繞組依次分相串聯(lián)連接。不可控變流器5的直流側(cè)高電壓端與第三直流開關(guān)k8串聯(lián)連接并與第一直流開關(guān)k10和第二直流開關(guān)k9的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連，兩個全控型變流器3、4和不可控變流器5各直流側(cè)低電壓端相互連接為參考地線端。

三相電感l(wèi)1依次分相連接在第二三相交流電源2與第二三相交流開關(guān)k2、第三三相交流開關(guān)k3和第七三相交流開關(guān)k7三個三相交流開關(guān)的公共輸入端之間，直流母線電容c連接在第一直流開關(guān)k10和第二直流開關(guān)k9的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)與參考地線端之間。

在本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置不同的實(shí)施例中，第一三相交流電源1與第二三相交流電源2可以為相同的三相交流電源，也可以為不相同的三相交流電源。

本發(fā)明高可靠性的無刷雙饋電機(jī)調(diào)速裝置，采用的控制方法包括：

1)當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行在四象限狀態(tài)時，先斷開第三三相交流開關(guān)k3、第四三相交流開關(guān)k4、第五三相交流開關(guān)k5、第七三相交流開關(guān)k7和第三直流開關(guān)k8，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第二三相交流開關(guān)k2、第六三相交流開關(guān)k6、第二直流開關(guān)k9和第一直流開關(guān)k10，由三相電感l(wèi)1、第一全控型變流器3、直流母線電容c和第二全控型變流器4構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)7的變流器系統(tǒng)；

2)當(dāng)?shù)谝蝗匦妥兞髌?發(fā)生故障且電機(jī)工作于超同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)k2、第四三相交流開關(guān)k4、第五三相交流開關(guān)k5、第七三相交流開關(guān)k7和第一直流開關(guān)k10，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第三三相交流開關(guān)k3、第六三相交流開關(guān)k6、第三直流開關(guān)k8和第二直流開關(guān)k9，由三相電感l(wèi)1、不可控變流器5、直流母線電容c和第二全控型變流器4構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)7的變流器系統(tǒng)；

3)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌?發(fā)生故障且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)k2、第三三相交流開關(guān)k3、第五三相交流開關(guān)k5、第六三相交流開關(guān)k6和第一直流開關(guān)k10，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第三三相交流開關(guān)k3、第六三相交流開關(guān)k6、第三直流開關(guān)k8和第二直流開關(guān)k9，由三相電感l(wèi)1、不可控變流器5、直流母線電容c和第二全控型變流器4構(gòu)成無刷雙饋電機(jī)7的變流器系統(tǒng)。

4)當(dāng)?shù)谝蝗匦妥兞髌?發(fā)生故障時且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)k2、第三三相交流開關(guān)k3、第五三相交流開關(guān)k5、第六三相交流開關(guān)k6和第一直流開關(guān)k10，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第四三相交流開關(guān)k4、第七三相交流開關(guān)k7、第三直流開關(guān)k8和第二直流開關(guān)k9，由三相電感l(wèi)1、不可控變流器5、直流母線電容c和第二全控型變流器4形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

5)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌?發(fā)生故障時且電機(jī)工作于超同步狀態(tài)時，先斷開第二三相交流開關(guān)k2、第四三相交流開關(guān)k4、第六三相交流開關(guān)k6、第七三相交流開關(guān)k7和第二直流開關(guān)k9，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第二三相交流開關(guān)k2、第五三相交流開關(guān)k5、第三直流開關(guān)k8和第一直流開關(guān)k10，由三相電感l(wèi)1、不可控變流器5、直流母線電容c和第一全控型變流器3形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

6)當(dāng)?shù)诙匦妥兞髌?發(fā)生故障時且電機(jī)工作于亞同步狀態(tài)時，先斷開第三三相交流開關(guān)k3、第五三相交流開關(guān)k5、第六三相交流開關(guān)k6、第七三相交流開關(guān)k7和第二直流開關(guān)k9，再閉合第一三相交流開關(guān)k1、第二三相交流開關(guān)k2、第四三相交流開關(guān)k4、第三直流開關(guān)k8和第一直流開關(guān)k10，由三相電感l(wèi)1、不可控變流器5、直流母線電容c和第一全控型變流器3形成無刷雙饋電機(jī)的變流器系統(tǒng)。

上面所述的實(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)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。