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一种具有余能回馈功能的斩波调速装置
申请号	CN201710238126.6	申请日	2017-04-13	公开(公告)号	CN106953564A	公开(公告)日	2017-07-14
申请人	扬州大学;			发明人	莫岳平; 黄畅畅;
摘要	一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，属于电力设备技术领域，结构上由行星齿轮系、永磁同步发电机、斩波调速装置、电流检测控制装置和上位机组成，通过改变开关电路的导通时间即控制输出波形的宽度来控制直流输出的电压或电流，结构紧凑合理、工作原理清晰，具有调速效率高、成本低、功率因素高、谐波分量小等优点。
权利要求	1.一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，包括电动机(1)、行星齿轮系(2)和永磁同步发电机(4)，所述行星齿轮系(2)的输出轴分别连接永磁同步发电机转子(5)和负载(8)；其特征在于：所述装置还由斩波调速装置(6)、电流检测控制装置(7)和上位机(9)组成；所述永磁同步发电机(4)的定子与所述斩波调速装置(6)相连，所述斩波调速装置(6)由整流电路模块(10)、斩波电路模块(11)和逆变并网电路模块(12)组成，所述整流电路模块(10)的输出端与所述斩波电路模块(11)的输入端相连，所述斩波电路模块(11)的输出端与所述逆变并网电路模块(12)的输入端相连，所述上位机(9)连接设置在所述逆变并网电路模块(12)的输出端上，所述电流检测控制装置(7)与所述斩波调速装置(6)相连，所述电流检测控制装置(7)由逆变电流控制器(13)和DSP数字处理器(14)构成，所述DSP数字处理器(14)分别与所述整流电路模块(10)、逆变并网电路模块(12)相连。 2.根据权利要求1所述的一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，其特征在于：所述整流电路模块(10)由三组晶闸管组并联连接而构成，每个晶闸管组由6个晶闸管元件连接而构成。 3.根据权利要求1所述的一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，其特征在于：所述斩波电路模块(11)由两个回路并联而构成，第一个回路是由一个绝缘栅双极性晶体管和一个二极管反向并联构成，第二个回路是由一个电容元件和一个电感、一个二极管组成的串联电路并联构成。 4.根据权利要求1所述的一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，其特征在于：所述逆变并网电路模块(12)由三组IGBT和二极管的反向并联组连接而构成。 5.根据权利要求1所述的一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，其特征在于：所述DSP数字处理器(14)是型号为DSP2812 的32位微型处理器。
说明书全文	一种具有余能回馈功能的斩波调速装置技术领域 [0001] 本发明属于电力设备技术领域，涉及一种电力调速装置，具体的说是涉及一种具有余能回馈功能的斩波调速装置。背景技术 [0002] 我国的电力资源严重短缺，为了建设一个节能型的国家，必须要开发新型节能调速技术。目前，已经有一种由NGW行星机构、永磁同步发电机和逆变并网电路组成的大功率高转速电机用永磁耦合无级调速装置，该装置能够克服原有磁力耦合器涡流损耗大、导体转子发热量大而造成的能源浪费情况，同时可以将磁力耦合器中的涡流热能回馈到电网，实现开源节流。在此装置中，遵循能量守恒的原则，可以通过调节发电机发电的并网有功功率来实现负载转速的调节。因此，要设计出一种适用于这个新型节能调速系统的调速装置。 [0003] 但在目前，国内的石油化工、电力、冶金、造纸、建材等行业，其大功率高转速离心风机和离心泵所采用的调速方式大多是变频调速。鉴于变频调速器在发电厂生产运行中所出现的问题，尤其是变频设备故障的严重不确定性，给企业生产带来了极大隐患，直接影响到生产运行的连续性、稳定性和可靠性；同时也给企业带来了较大的经济损失，这种损失通常是由于电气设备发生故障时，促使负载减负荷或处理不及时造成停机。因此，在大功率高转速电机用永磁耦合无级调速装置研究的基础上，研究出一种具有余能回馈功能的斩波调速装置显得尤为重要。发明内容 [0004] 本发明的目的是针对上述大功率高转速离心风机和离心泵所采用变频调速存在安全隐患，影响生产运行；而大功率高转速电机用永磁耦合无级调速系统缺乏适应性的调速装置，提出一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，可实现对负载的无级调速、余能回馈电网和系统的软启动。 [0005] 本发明的技术方案是：一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，包括电动机、行星齿轮系和永磁同步发电机，所述行星齿轮系的输出轴分别连接永磁同步发电机转子和负载；其特征在于：所述装置还由斩波调速装置、电流检测控制装置和上位机组成；所述永磁同步发电机的定子与所述斩波调速装置相连，所述斩波调速装置由整流电路模块、斩波电路模块和逆变并网电路模块组成，所述整流电路模块的输出端与所述斩波电路模块的输入端相连，所述斩波电路模块的输出端与所述逆变并网电路模块的输入端相连，所述上位机连接设置在所述逆变并网电路模块的输出端上，所述电流检测控制装置与所述斩波调速装置相连，所述电流检测控制装置由逆变电流控制器和DSP数字处理器构成，所述DSP数字处理器分别与所述整流电路模块、逆变并网电路模块相连。 [0006] 所述整流电路模块由三组晶闸管组并联连接而构成，每个晶闸管组由6个晶闸管元件连接而构成。 [0007] 所述斩波电路模块由两个回路并联而构成，第一个回路是由一个绝缘栅双极性晶体管和一个二极管反向并联构成，第二个回路是由一个电容元件和一个电感、一个二极管组成的串联电路并联构成。 [0008] 所述逆变并网电路模块由三组IGBT和二极管的反向并联组连接而构成。 [0009] 所述DSP数字处理器是型号为DSP2812 的32位微型处理器。 [0010] 本发明的有益效果为：本发明提供的一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，结构紧凑合理、工作原理清晰，结构上由行星齿轮系、永磁同步发电机、斩波调速装置、电流检测控制装置和上位机组成，通过改变开关电路的导通时间即控制输出波形的宽度来控制直流输出的电压或电流，具有调速效率高、成本低、功率因数高、谐波分量小等优点。 [0011] 具体优点如下：(1)该装置可以根据负载的调速要求，通过行星齿轮系的分解与合成，用余能直接带动永磁同步发电机发电，再通过对整流电路、斩波电路和逆变电路环节的斩波调速，将发电机发出的频率、电压变化的电能转换成恒频恒压的电能，只要调节输出功率，即可实现对于负载的无级调速； (2)该装置含有逆变并网电路，可以实现将余能回馈电网，节约能源； (3)该调速装置还具有反拖电机的能力，即在系统启动时，该装置可以使发电机做电动机运行，将电能转换成机械能帮助系统启动，起到软启动的作用。当主电机启动后电机又自动变为发电机发电，省去了传统发电系统的启动装置。附图说明 [0012] 图1为本发明整体结构示意图。 [0013] 图2为本发明电路控制模块示意图。 [0014] 图中：电动机1、行星齿轮系2、行星齿轮系转子3、永磁同步发电机4、永磁同步发电机转子5、斩波调速装置6、电流检测控制装置7、负载8、上位机9、整流电路模块10、斩波电路模块11、逆变并网电路模块12、逆变电流控制器13、DSP数字处理器14。具体实施方式 [0015] 下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1-2所示，一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，包括电动机1、行星齿轮系2和永磁同步发电机4，行星齿轮系2的输出轴分别连接永磁同步发电机转子5和负载8；该装置还由斩波调速装置6、电流检测控制装置7和上位机9组成；永磁同步发电机4的定子与斩波调速装置6相连，斩波调速装置6由整流电路模块10、斩波电路模块11和逆变并网电路模块 12组成，整流电路模块10的输出端与斩波电路模块11的输入端相连，斩波电路模块11的输出端与逆变并网电路模块12的输入端相连，上位机9连接设置在逆变并网电路模块12的输出端上，电流检测控制装置7与斩波调速装置6相连，电流检测控制装置7由逆变电流控制器 13和DSP数字处理器14构成，DSP数字处理器14分别与整流电路模块10、逆变并网电路模块 12相连。 [0016] 如图1-2所示，一种具有余能回馈功能的斩波调速装置，整流电路模块10由三组晶闸管组并联连接而构成，每个晶闸管组由6个晶闸管元件连接而构成；斩波电路模块11由两个回路并联而构成，第一个回路是由一个绝缘栅双极性晶体管和一个二极管反向并联构成，第二个回路是由一个电容元件和一个电感、一个二极管组成的串联电路并联构成；逆变并网电路模块12由三组IGBT和二极管的反向并联组连接而构成；DSP数字处理器14是型号为DSP2812 的32位微型处理器。 [0017] 如图1-2所示，一种具有余能回馈功能的斩波调速装置的工作原理如下：在整流电路模块、斩波电路模块、逆变并网电路模块中均进行斩波控制，通过控制开关管的通断来调节输出电压、电流，最后控制输出功率，即控制了并网的有功功率，进而通过行星齿轮的联动作用实现对负载的无级调速，可以随时采集负载变化的信息并反馈给调速装置，进而通过对并网功率的实时调节来实现负载的斩波调速控制。