一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统的制作方法
一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交流传动技术领域，特别涉及一种低转速大转矩双三相异步传动系统。
【背景技术】
[0002]随着科技和电力电子技术的快速发展，对海洋资源的探索成为了可能。伴随着海洋科技力量的推动和船舶技术的支撑，海洋的开发进入了繁荣的新局面。发展海洋经济，坚持陆海规划，制定和实施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力作为国家的发展规划之一。同时海洋的开发离不开海洋装备的发展，也作为国家的发展战略，其中船用起重技术是其关键技术之一。
[0003]采用弹性钢索吊装的船用起重机要求其可运行在加速、减速过程等工况。对于起重过程的工况是速度低，转矩大的特殊场合，开发一种低速大转矩电机传动系统具有高精度、转矩大的性能是有必要的。对低转速大转矩电机传动系统进行研究，提高系统的性能，对促进海洋资源的开发具有重要的意义。低速大转矩电机传动系统是海洋资源开发的装备的关键技术，其对国家的经济和军事具有深远意义。
[0004]深海作业要求电机的转子结构无刷化，坚固耐用，维护简单，为了更好地满足这一要求，常采用鼠笼式感应电机。传统的方法没有考虑低速时，电机需要低速大转矩的输出特性，及对电机的绝缘耐压保护，实际应用中存在不足。
[0005]基于以上分析，本发明人试图改变研究角度，以提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，本案由此产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，在于提供一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其可提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，使系统在不同工况条件下安全可靠运行。
[0007]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0008]一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机、第一减速单元、第二减速单元、耐压绝缘保护单元、第一三相逆变器、控制驱动器、第二三相逆变器、三相不控整流桥、电磁制动单元、变速齿轮箱和拖动轴，其中，双三相异步电机包含有两个三相绕组，分别并接第一、第二减速单元;耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，所述第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器用于调节第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速;变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴，用于带负载。
[0009]上述双三相异步电机的两个三相绕组采用三角型接法。
[0010]上述耐压绝缘保护单元包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。
[0011 ]上述电磁制动单元由磁粉制动器构成。
[0012]上述控制驱动器还分别连接第一交流电流传感器和第二交流电流传感器，第一、第二交流电流传感器分别连接在双三相异步电机的两个三相绕组上，用于感测两个三相绕组的电流。
[0013]上述控制驱动器还连接直流电压传感器，直流电压传感器连接三相不控整流桥，用于感测第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压。
[0014]上述第一减速单元和第二减速单元的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻。
[0015]采用上述方案后，本发明不仅能应用于码头的装卸起重，还可以应用于深海作业，能较好地适应于深海中的恶劣环境。本发明具有以下特点:
[0016](1)本发明通过采用减速单元，能安全可靠运行在低速大转矩及恶劣的工况环境中，实现电机加速/减速平稳运行及安全可靠的悬停；
[0017](2)本发明通过采用耐压绝缘保护单元，可以实现保护电机定子绕组的耐压绝缘；
[0018](3)本发明通过采用两套三相绕组三角型绕组并联的联接方式，增大了船用起重装置的容量。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的整体架构图；
[0020]图2是本发明中耐压绝缘保护单元的结构原理示意图；
[0021 ]图3是本发明中第一减速单元和第二减速单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023]如图1所示，本发明提供一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机1、第一减速单元4、第二减速单元5、耐压绝缘保护单元6、第一三相逆变器7、控制驱动器8、第二三相逆变器9、三相不控整流桥11、电磁制动单元14、变速齿轮箱12和拖动轴13，其中，双三相异步电机1包含有两个三相绕组，这两个三相绕组采用三角型接法，且对应每个三相绕组，均并接一个减速单元，也即图1中的第一减速单元4和第二减速单元5;耐压绝缘保护单元6连接双三相异步电机1的绕组端，所述第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元6，而第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器8用于根据传动系统在工作过程中的参数，计算给定速度，调节第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的输出信号，进而改变双三相异步电机1的转速;变速齿轮箱12和电磁制动单元14连接双三相异步电机1的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴13，用于带负载。
[0024]如图2所示，所述耐压绝缘保护单元6包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。
[0025]所述第一减速单元4和第二减速单元5的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻，用于吸收减速的功率，具体如图3所不ο
[0026]所述电磁制动单元1由磁粉制动器构成，用于在悬停时起动机构制动的效果。
[0027]在本实施例中，通过设置第一交流电流传感器2、第二交流电流传感器3和直流电压传感器10，分别感测双三相异步电机1两个三相绕组的电流iabc、idef和其母线电压UDC，并送入控制驱动器8进行处理。
[0028]通过以上结构，可根据给定速度，控制双三相异步电机1工作在三种状态:(1)加速状态，电机输出正向转矩使输出负载上升；(2)减速状态，电机输出负向转矩使负载下降并使能第一、第二减速单元4、5工作；(3)悬停状态，电机输出正向转矩使负载的速度为零，使能电磁制动单元工作。给定速度信号的输出依据当前的状态输出。
[0029]综合上述，本发明一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，将第一三相逆变器和第二三相逆变器同时串接耐压绝缘保护单元，用于保护双三相异步电机的绝缘耐压；同时，在双三相异步电机的每个三相绕组分别并接一个减速单元，电机的两个三相绕组采用三角形接法。采用该系统可以使电机可靠运行在低速大转矩的工况下。在转子轴上并接的齿轮箱主要是用于起到一定的变比作用。
[0030]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:包括双三相异步电机、第一减速单元、第二减速单元、耐压绝缘保护单元、第一三相逆变器、控制驱动器、第二三相逆变器、三相不控整流桥、电磁制动单元、变速齿轮箱和拖动轴，其中，双三相异步电机包含有两个三相绕组，分别并接第一、第二减速单元;耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，所述第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器用于调节第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速;变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴，用于带负载。2.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述双三相异步电机的两个三相绕组采用三角型接法。3.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述耐压绝缘保护单元包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。4.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述电磁制动单元由磁粉制动器构成。5.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述控制驱动器还分别连接第一交流电流传感器和第二交流电流传感器，第一、第二交流电流传感器分别连接在双三相异步电机的两个三相绕组上，用于感测两个三相绕组的电流。6.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述控制驱动器还连接直流电压传感器，直流电压传感器连接三相不控整流桥，用于感测第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压。7.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述第一减速单元和第二减速单元的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻。
【专利摘要】本发明公开一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机，双三相异步电机的两个三相绕组分别并接第一、第二减速单元；耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，第一、第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一、第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成；控制驱动器用于调节第一、第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速；变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴用于带负载。此系统可提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，使系统在不同工况条件下安全可靠运行。
【IPC分类】H02P25/22, H02K7/116, H02K3/40, H02K7/102, H02P27/06
【公开号】CN105490454
【申请号】CN201610016704
【发明人】卜飞飞, 丁玉林, 朱静, 丁久斌, 李文
【申请人】南京航空航天大学, 江苏世隆电机有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月11日
【技术领域】
[0001]本发明属于交流传动技术领域，特别涉及一种低转速大转矩双三相异步传动系统。
【背景技术】
[0002]随着科技和电力电子技术的快速发展，对海洋资源的探索成为了可能。伴随着海洋科技力量的推动和船舶技术的支撑，海洋的开发进入了繁荣的新局面。发展海洋经济，坚持陆海规划，制定和实施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力作为国家的发展规划之一。同时海洋的开发离不开海洋装备的发展，也作为国家的发展战略，其中船用起重技术是其关键技术之一。
[0003]采用弹性钢索吊装的船用起重机要求其可运行在加速、减速过程等工况。对于起重过程的工况是速度低，转矩大的特殊场合，开发一种低速大转矩电机传动系统具有高精度、转矩大的性能是有必要的。对低转速大转矩电机传动系统进行研究，提高系统的性能，对促进海洋资源的开发具有重要的意义。低速大转矩电机传动系统是海洋资源开发的装备的关键技术，其对国家的经济和军事具有深远意义。
[0004]深海作业要求电机的转子结构无刷化，坚固耐用，维护简单，为了更好地满足这一要求，常采用鼠笼式感应电机。传统的方法没有考虑低速时，电机需要低速大转矩的输出特性，及对电机的绝缘耐压保护，实际应用中存在不足。
[0005]基于以上分析，本发明人试图改变研究角度，以提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，本案由此产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的，在于提供一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其可提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，使系统在不同工况条件下安全可靠运行。
[0007]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0008]一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机、第一减速单元、第二减速单元、耐压绝缘保护单元、第一三相逆变器、控制驱动器、第二三相逆变器、三相不控整流桥、电磁制动单元、变速齿轮箱和拖动轴，其中，双三相异步电机包含有两个三相绕组，分别并接第一、第二减速单元;耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，所述第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器用于调节第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速;变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴，用于带负载。
[0009]上述双三相异步电机的两个三相绕组采用三角型接法。
[0010]上述耐压绝缘保护单元包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。
[0011 ]上述电磁制动单元由磁粉制动器构成。
[0012]上述控制驱动器还分别连接第一交流电流传感器和第二交流电流传感器，第一、第二交流电流传感器分别连接在双三相异步电机的两个三相绕组上，用于感测两个三相绕组的电流。
[0013]上述控制驱动器还连接直流电压传感器，直流电压传感器连接三相不控整流桥，用于感测第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压。
[0014]上述第一减速单元和第二减速单元的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻。
[0015]采用上述方案后，本发明不仅能应用于码头的装卸起重，还可以应用于深海作业，能较好地适应于深海中的恶劣环境。本发明具有以下特点:
[0016](1)本发明通过采用减速单元，能安全可靠运行在低速大转矩及恶劣的工况环境中，实现电机加速/减速平稳运行及安全可靠的悬停；
[0017](2)本发明通过采用耐压绝缘保护单元，可以实现保护电机定子绕组的耐压绝缘；
[0018](3)本发明通过采用两套三相绕组三角型绕组并联的联接方式，增大了船用起重装置的容量。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的整体架构图；
[0020]图2是本发明中耐压绝缘保护单元的结构原理示意图；
[0021 ]图3是本发明中第一减速单元和第二减速单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023]如图1所示，本发明提供一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机1、第一减速单元4、第二减速单元5、耐压绝缘保护单元6、第一三相逆变器7、控制驱动器8、第二三相逆变器9、三相不控整流桥11、电磁制动单元14、变速齿轮箱12和拖动轴13，其中，双三相异步电机1包含有两个三相绕组，这两个三相绕组采用三角型接法，且对应每个三相绕组，均并接一个减速单元，也即图1中的第一减速单元4和第二减速单元5;耐压绝缘保护单元6连接双三相异步电机1的绕组端，所述第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元6，而第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器8用于根据传动系统在工作过程中的参数，计算给定速度，调节第一三相逆变器7和第二三相逆变器9的输出信号，进而改变双三相异步电机1的转速;变速齿轮箱12和电磁制动单元14连接双三相异步电机1的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴13，用于带负载。
[0024]如图2所示，所述耐压绝缘保护单元6包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。
[0025]所述第一减速单元4和第二减速单元5的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻，用于吸收减速的功率，具体如图3所不ο
[0026]所述电磁制动单元1由磁粉制动器构成，用于在悬停时起动机构制动的效果。
[0027]在本实施例中，通过设置第一交流电流传感器2、第二交流电流传感器3和直流电压传感器10，分别感测双三相异步电机1两个三相绕组的电流iabc、idef和其母线电压UDC，并送入控制驱动器8进行处理。
[0028]通过以上结构，可根据给定速度，控制双三相异步电机1工作在三种状态:(1)加速状态，电机输出正向转矩使输出负载上升；(2)减速状态，电机输出负向转矩使负载下降并使能第一、第二减速单元4、5工作；(3)悬停状态，电机输出正向转矩使负载的速度为零，使能电磁制动单元工作。给定速度信号的输出依据当前的状态输出。
[0029]综合上述，本发明一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，将第一三相逆变器和第二三相逆变器同时串接耐压绝缘保护单元，用于保护双三相异步电机的绝缘耐压；同时，在双三相异步电机的每个三相绕组分别并接一个减速单元，电机的两个三相绕组采用三角形接法。采用该系统可以使电机可靠运行在低速大转矩的工况下。在转子轴上并接的齿轮箱主要是用于起到一定的变比作用。
[0030]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:包括双三相异步电机、第一减速单元、第二减速单元、耐压绝缘保护单元、第一三相逆变器、控制驱动器、第二三相逆变器、三相不控整流桥、电磁制动单元、变速齿轮箱和拖动轴，其中，双三相异步电机包含有两个三相绕组，分别并接第一、第二减速单元;耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，所述第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成;控制驱动器用于调节第一三相逆变器和第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速;变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴，用于带负载。2.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述双三相异步电机的两个三相绕组采用三角型接法。3.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述耐压绝缘保护单元包含有一个铁芯和六个线圈，六个线圈以相同的缠绕方式缠绕在铁芯上，并按顺时针方向依次为A相、E相、B相、F相、C相、D相，且以进线方向为正输入端，出线方向为负输入端。4.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述电磁制动单元由磁粉制动器构成。5.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述控制驱动器还分别连接第一交流电流传感器和第二交流电流传感器，第一、第二交流电流传感器分别连接在双三相异步电机的两个三相绕组上，用于感测两个三相绕组的电流。6.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述控制驱动器还连接直流电压传感器，直流电压传感器连接三相不控整流桥，用于感测第一三相逆变器和第二三相逆变器的母线电压。7.如权利要求1所述的一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，其特征在于:所述第一减速单元和第二减速单元的结构相同，均包含三相不控桥、可控开关和功率电阻，三相不控桥经由可控开关连接功率电阻。
【专利摘要】本发明公开一种低转速大转矩的船用双三相异步传动系统，包括双三相异步电机，双三相异步电机的两个三相绕组分别并接第一、第二减速单元；耐压绝缘保护单元连接双三相异步电机的绕组端，第一、第二三相逆变器的输出电压分别送至耐压绝缘保护单元，而第一、第二三相逆变器的母线电压由三相不控整流桥构成；控制驱动器用于调节第一、第二三相逆变器的输出信号，进而改变双三相异步电机的转速；变速齿轮箱和电磁制动单元连接双三相异步电机的转子轴，且转子轴上还连接有拖动轴用于带负载。此系统可提高低速下转矩的输出，并保护电机定子绕组的耐压绝缘，使系统在不同工况条件下安全可靠运行。
【IPC分类】H02P25/22, H02K7/116, H02K3/40, H02K7/102, H02P27/06
【公开号】CN105490454
【申请号】CN201610016704
【发明人】卜飞飞, 丁玉林, 朱静, 丁久斌, 李文
【申请人】南京航空航天大学, 江苏世隆电机有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月11日
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