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专利号: 2017102453048
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.永磁同步电机电动及发电交替运行系统,其特征在于:所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统包括变压器T、三相全桥四象限整流电路U01、三相全桥四象限整流电路U02、变直流电压三相逆变电路U03、永磁同步电机;

所述的三相全桥四象限整流电路U01,包括全控型电力电子开关V01、全控型电力电子开关V02、全控型电力电子开关V03、全控型电力电子开关V04、全控型电力电子开关V05、全控型电力电子开关V06,电力二极管VD01、电力二极管VD02、电力二极管VD03、电力二极管VD04、电力二极管VD05、电力二极管VD06;全控型电力电子开关V01与电力二极管VD01反向并联,全控型电力电子开关V02与电力二极管VD02反向并联,全控型电力电子开关V03与电力二极管VD03反向并联,全控型电力电子开关V04与电力二极管VD04反向并联,全控型电力电子开关V05与电力二极管VD05反向并联,全控型电力电子开关V06与电力二极管VD06反向并联;全控型电力电子开关V01阴极与全控型电力电子开关V02阳极相连,全控型电力电子开关V03阴极与全控型电力电子开关V04阳极相连,全控型电力电子开关V05阴极与全控型电力电子开关V06阳极相连;全控型电力电子开关V01阳极、全控型电力电子开关V03阳极、全控型电力电子开关V05阳极与直流传输线U1连接,全控型电力电子开关V02阴极、全控型电力电子开关V04阴极、全控型电力电子开关V06阴极与直流传输线U2连接;变压器副边中的电压输出端A1相与全控型电力电子开关V01阴极相连,电压输出端B1相与全控型电力电子开关V03阴极相连,电压输出端C1相与全控型电力电子开关V05阴极相连;

所述的三相全桥四象限整流电路U02,包括全控型电力电子开关V07、全控型电力电子开关V08、全控型电力电子开关V09、全控型电力电子开关V10、全控型电力电子开关V11、全控型电力电子开关V12,电力二极管VD07、电力二极管VD08、电力二极管VD09、电力二极管VD10、电力二极管VD11、电力二极管VD12;全控型电力电子开关V07与电力二极管VD07反向并联,全控型电力电子开关V08与电力二极管VD08反向并联,全控型电力电子开关V09与电力二极管VD09反向并联,全控型电力电子开关V10与电力二极管VD10反向并联,全控型电力电子开关V11与电力二极管VD11反向并联,全控型电力电子开关V12与电力二极管VD12反向并联;全控型电力电子开关V07阴极与全控型电力电子开关V08阳极相连,全控型电力电子开关V09阴极与全控型电力电子开关V10阳极相连,全控型电力电子开关V11阴极与全控型电力电子开关V12阳极相连;全控型电力电子开关V07阳极、全控型电力电子开关V09阳极、全控型电力电子开关V11阳极与直流传输线U2连接,全控型电力电子开关V08阴极、全控型电力电子开关V10阴极、全控型电力电子开关V12阴极与直流传输线U3连接;变压器副边中的电压输出端A2相与全控型电力电子开关V07阴极相连,电压输出端B2相与全控型电力电子开关V09阴极相连,电压输出端C2相与全控型电力电子开关V11阴极相连;

变直流电压三相逆变电路U03,包括全控型电力电子开关V13、全控型电力电子开关V14、全控型电力电子开关V15、全控型电力电子开关V16、全控型电力电子开关V17、全控型电力电子开关V18、全控型电力电子开关V19、全控型电力电子开关V20、全控型电力电子开关V21、全控型电力电子开关V22、全控型电力电子开关V23、全控型电力电子开关V24,电力二极管VD13、电力二极管VD14、电力二极管VD15、电力二极管VD16、电力二极管VD17、电力二极管VD18、电力二极管VD19、电力二极管VD20、电力二极管VD21、电力二极管VD22、电力二极管VD23、电力二极管VD24,全控型电力电子开关V13与电力二极管VD13反向并联,全控型电力电子开关V14与电力二极管VD14反向并联,全控型电力电子开关V15与电力二极管VD15反向并联,全控型电力电子开关V16与电力二极管VD16反向并联,全控型电力电子开关V17与电力二极管VD17反向并联,全控型电力电子开关V18与电力二极管VD18反向并联,全控型电力电子开关V19与电力二极管VD19反向并联,全控型电力电子开关V20与电力二极管VD20反向并联,全控型电力电子开关V21与电力二极管VD21反向并联,全控型电力电子开关V22与电力二极管VD22反向并联,全控型电力电子开关V23与电力二极管VD23反向并联,全控型电力电子开关V24与电力二极管VD24反向并联;全控型电力电子开关V13阴极与全控型电力电子开关V14阳极相连,全控型电力电子开关V15阴极与全控型电力电子开关V16阳极相连,全控型电力电子开关V17阴极与全控型电力电子开关V18阳极相连,全控型电力电子开关V19阴极与全控型电力电子开关V20阳极相连,全控型电力电子开关V21阴极与全控型电力电子开关V22阳极相连,全控型电力电子开关V23的阴极与全控型电力电子开关V24的阳极相连;

全控型电力电子开关V14阴极与全控型电力电子开关V15阳极相连,全控型电力电子开关V18阴极与全控型电力电子开关V19阳极相连,全控型电力电子开关V22阴极与全控型电力电子开关V23阳极相连,全控型电力电子开关V13阳极、全控型电力电子开关V17阳极、全控型电力电子开关V21阳极与直流传输线U1连接,全控型电力电子开关V16阴极、全控型电力电子开关V20阴极、全控型电力电子开关V24阴极与直流传输线U3连接;电力二极管VD25阴极与全控型电力电子开关V13阴极相连接,电力二极管VD27阴极与全控型电力电子开关V17阴极相连接,电力二极管VD29阴极与全控型电力电子开关V21阴极相连接,电力二极管VD26阳极与全控型电力电子开关V15阴极相连接,电力二极管VD28阳极与全控型电力电子开关V19阴极相连接,VD30阳极与全控型电力电子开关V23阴极相连接,电力二极管VD25、电力二极管VD27、电力二极管VD29的阳极与直流传输线U2连接,电力二极管VD26、电力二极管VD28、电力二极管VD30的阴极与直流传输线U2连接;

所述的变压器T与三相全桥四象限整流电路U01、三相全桥四象限整流电路U02电连接,三相全桥四象限整流电路U01、三相全桥四象限整流电路U02与变直流电压三相逆变电路U03电连接,变直流电压三相逆变电路U03与永磁同步电机相连。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统,其特征在于:所述的变压器T包括原边和副边,变压器T原边为三相电源电压输入端A相、B相、C相,副边为两组,一组为三相电压输出端A1相、B1相、C1相,另一组为三相电压输出端A2相、B2相、C2相。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统,其特征在于:所述的变直流电压三相逆变电路U03的全控型电力电子开关V14阴极、全控型电力电子开关V18阴极、全控型电力电子开关V22的阴极分别与永磁同步电机三相输入端相连。

4.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统,其特征在于:所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统还包括直流接触器、电阻,KM01‑1为直流接触器KM01的触点,KM02‑1为直流接触器KM02的触点,KM02‑1与电阻R01串联后,KM02‑1、电阻R01再与KM01‑1并联,KM01‑1、KM02‑1一端与全控型电力电子开关V01、全控型电力电子开关V03、全控型电力电子开关V05阳极相连,另一端与直流传输线U1相连,KM01‑2为直流接触器KM01的触点,KM02‑2为直流接触器KM02的触点,KM02‑2与电阻R02串联后,KM02‑2、电阻R02再与KM01‑2并联,KM02‑2、KM01‑2一端与全控型电力电子开关V07、全控型电力电子开关V09、全控型电力电子开关V11阳极相连,另一端与直流传输线U2相连。

5.根据权利要求1‑3中任意一项所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统,其特征在于:所述的永磁同步电机电动及发电交替运行系统还包括电容C01、电容C02,电容C01一端与直流传输线U1连接,另一端与直流传输线U2连接;电容C02一端与直流传输线U2连接,另一端与直流传输线U3连接。

6.永磁同步电机电动及发电交替运行调节方法,其特征在于:包括永磁同步电机电动发电恒速运行控制方法,永磁同步电动机跟随电压控制方法:(1)永磁同步电机电动发电恒速运行控制方式包括:电动机恒速控制方法、发电机恒速控制方法;

电动机恒速控制方法包括以下步骤:

步骤1.在永磁同步电机内安装编码检测器,实时检测编码器的位置,也就是转子旋转的角度;

步骤2.在永磁同步电机投入运行前,对编码器和三相定子电流的相位关系进行映射性地标定,此时转子旋转的位置就是定子等效磁极旋转的位置,从而确定定子电流相位与定子等效磁极位置的关系;

步骤3.通过电流相位确定定子等效磁极的位置,即通过标定,测量定子电流的相位来确定定子等效磁场的空间旋转角度;

步骤4.确定定子绕组电流的励磁分量;

步骤5.控制定子绕组电流的大小,从而控制定子绕组电流励磁分量大小;

步骤6.控制定子绕组端电压幅值,从而控制定子绕组电流的大小;

步骤7.控制变直流电压三相逆变电路U03的逆变输出电压,从而控制定子绕组端电压幅值的大小;

发电机恒速控制方法包括以下步骤:

步骤1,在永磁同步电机内安装编码检测器,实时检测编码器的位置,也就是转子旋转的角度;

步骤2.在永磁同步电机投入运行前,对编码器和三相定子电流的相位关系进行映射性地标定,此时转子旋转的位置就是定子等效磁极旋转的位置,从而确定定子电流相位与定子等效磁极位置的关系;

步骤3.通过电流相位确定定子等效磁极的位置,即通过标定,测量定子电流的相位来确定定子等效磁场的空间旋转角度;

步骤4.确定定子绕组电流的励磁分量;

步骤5.控制变直流电压三相逆变电路U03输出的等效电压的大小,从而控制定子绕组电流励磁分量大小;

(2)永磁同步电动机跟随电压控制方法:

包括四种不同运行方式:

第一种电压调节方法:

步骤1.全控型电力电子开关V14、全控型电力电子开关V18、全控型电力电子开关V22一直给开通控制信号,全控型电力电子开关V16、全控型电力电子开关V20、全控型电力电子开关V24一直给关断控制信号;

步骤2.全控型电力电子开关V13和全控型电力电子开关V15呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V13开通信号时给全控型电力电子开关V15关断信号,给全控型电力电子开关V13关断信号时给全控型电力电子开关V15开通信号;

步骤3.全控型电力电子开关V17和全控型电力电子开关V19呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V17开通信号时给全控型电力电子开关V19关断信号,给全控型电力电子开关V17关断信号时给全控型电力电子开关V19开通信号;

步骤4.全控型电力电子开关V21和全控型电力电子开关V23呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V21开通信号时给全控型电力电子开关V23关断信号,给全控型电力电子开关V21关断信号时给全控型电力电子开关V23开通信号;

步骤5.这样构成了第一个两电平逆变电路,这个逆变电路的直流电压为U12,即为Ud/4;

第二种电压调节方法:

步骤1.全控型电力电子开关V15、全控型电力电子开关V19、全控型电力电子开关V23一直给开通控制信号,全控型电力电子开关V13、全控型电力电子开关V17、全控型电力电子开关V21一直给关断控制信号;

步骤2.全控型电力电子开关V14和全控型电力电子开关V16呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V14开通信号时给全控型电力电子开关V16关断信号,给全控型电力电子开关V14关断信号时给全控型电力电子开关V16开通信号;

步骤3.全控型电力电子开关V18和全控型电力电子开关V20呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V18开通信号时给全控型电力电子开关V20关断信号,给全控型电力电子开关V18关断信号时给全控型电力电子开关V20开通信号;

步骤4.全控型电力电子开关V22和全控型电力电子开关V24呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V22开通信号时给全控型电力电子开关V24关断信号,给全控型电力电子开关V22关断信号时给全控型电力电子开关V24开通信号;

步骤5.这样构成了第二个两电平逆变电路,这个逆变电路的直流电压为U23,即为Ud/2;

第三种电压调节方法:

步骤1.全控型电力电子开关V13、全控型电力电子开关V14和全控型电力电子开关V15、全控型电力电子开关V16呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V13、全控型电力电子开关V14接通信号时给全控型电力电子开关V15、全控型电力电子开关V16关断信号,给全控型电力电子开关V13、全控型电力电子开关V14关断信号时给全控型电力电子开关V15、全控型电力电子开关V16开通信号;

步骤2.全控型电力电子开关V17、全控型电力电子开关V18和全控型电力电子开关V19、全控型电力电子开关V20呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V17、全控型电力电子开关V18开通信号时给全控型电力电子开关V19、全控型电力电子开关V20关断信号,给全控型电力电子开关V17、全控型电力电子开关V18关断信号时给全控型电力电子开关V19、全控型电力电子开关V20开通信号;

步骤3.全控型电力电子开关V21、全控型电力电子开关V22和全控型电力电子开关V23、全控型电力电子开关V24呈互补性控制,即给全控型电力电子开关V21、全控型电力电子开关V22开通信号时给全控型电力电子开关V23、全控型电力电子开关V24关断信号,给全控型电力电子开关V21、全控型电力电子开关V22关断信号时给全控型电力电子开关V23、全控型电力电子开关V24开通信号;

步骤4.这样构成了第三个两电平逆变电路,这个逆变电路的直流电压为U12加U23,即为

3Ud/4;

第四种电压调节方法:

步骤1.三相全桥四象限整流电路U01工作在四象限整流状态下;

步骤2.调节电压U12,使电压U12等于U23的电压,并且U12与U23的电压相加为电压Ud;

步骤3.变直流电压三相逆变电路U03按照三电平逆变方式运行。