本實(shí)用新型涉及一種控制器，具體涉及一種智能型變頻器直流支撐控制器，屬于電氣設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

如附圖1所示，目前所使用的技術(shù)方案中主要包含狀態(tài)檢測(開入量)，直流電壓采集和檢測，可控硅控制以及繼電器輸出控制直流接觸器，電源模塊和顯示接口電路幾個部分。

其中狀態(tài)檢測(開入量)主要檢測變頻器的運(yùn)行狀態(tài)和母線電壓狀態(tài)。IN_Str是通過開入量來檢測變頻器是否運(yùn)行的狀態(tài)檢測，IN_Volt是通過電壓繼電器來檢測母線電壓狀態(tài)。當(dāng)變頻器運(yùn)行時，與變頻器運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的繼電器接點(diǎn)輸入到I1N中，當(dāng)變頻器運(yùn)行，繼電器干接點(diǎn)閉合，I1N檢測到電平變化，使輸入信號IN_Str狀態(tài)發(fā)生變化，從而微處理器檢測到變頻器運(yùn)行。當(dāng)外部電壓正常，電壓檢測繼電器的接點(diǎn)閉合，使I2N電平發(fā)生變化，輸入信號IN_Volt電平也發(fā)生變化，微處理器檢測電壓正常。當(dāng)兩個信號發(fā)生相反電平變化，則微處理器認(rèn)為變頻器停車或母線電壓下降。以上方案存在以下幾個缺點(diǎn)：(1)電壓擾動判斷采用外部電壓繼電器檢測，存在電壓檢測門檻不可調(diào)節(jié)，繼電器動作具有延時的問題，智能檢測緩慢擾動變化，無法檢測突變擾動；(2)無法檢測變頻器過壓跳閘，同時變頻器過壓跳閘時無法對變頻器實(shí)現(xiàn)再啟動，造成變頻器的電壓擾動支撐條件不全面；(3)對變頻器直流支撐時，無放電電流檢測，如果直流支撐過程總存在過流等問題，無法解決，可能造成直流支撐電源或后備電源 損壞；(4)控制器無法與智能監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不具備智能化手段(無通訊功能)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種智能型變頻器直流支撐控制器，既能實(shí)現(xiàn)電壓突變擾動監(jiān)測也能實(shí)現(xiàn)對電壓緩慢變化擾動監(jiān)測，同時電壓檢測的門檻可通過參數(shù)設(shè)定靈活調(diào)整。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種智能型變頻器直流支撐控制器，包括為所述所述控制器供電的供電部分、核心控制系統(tǒng)及微處理器、繼電器輸出控制部分、變頻器狀態(tài)檢測部分、變頻器直流電壓電流測量部分、外部可控硅控制部分和對變頻器的輸入三相交流電壓采集部分，所述三相交流電壓采集部分與所述核心控制系統(tǒng)及微處理器電性連接。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的，所述控制器還包括與外部智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和與外設(shè)中端顯示屏進(jìn)行連接的通訊及顯示接口部分；所述通訊及顯示接口部分與所述核心控制系統(tǒng)及微處理器電性連接。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的，所述核心控制系統(tǒng)及微處理器主要包括微處理器，實(shí)時時鐘，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、看門狗電路和非易失性存儲器。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型的智能型變頻器直流支撐控制器，通過采集變頻器的交流電壓，既能實(shí)現(xiàn)電壓突變擾動監(jiān)測，也能實(shí)現(xiàn)對電壓緩慢變化擾 動監(jiān)測，使電壓擾動檢測更全面；而且支持變頻器在過壓跳閘無法實(shí)現(xiàn)直流支撐時的變頻器再啟動，支持直流支撐時直流放電電流的檢測，過流時關(guān)斷支撐，避免損壞設(shè)備。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

附圖1為現(xiàn)有技術(shù)的變頻器直流支撐控制器構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意框圖；

附圖2為本實(shí)用新型的智能型變頻器直流支撐控制器構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意框圖；

附圖3為本實(shí)用新型的智能型變頻器直流支撐控制器的控制方式框圖；

附圖4為本實(shí)用新型的控制器主程序邏輯框圖；

附圖5為本實(shí)用新型的控制器控制充電邏輯框圖；

附圖6為本實(shí)用新型的控制器擾動判斷邏輯框圖；

附圖7為本實(shí)用新型的控制器差壓投切邏輯框圖；

附圖8為本實(shí)用新型的控制器再啟動控制邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

附圖1為現(xiàn)有技術(shù)的變頻器直流支撐控制器構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意框圖；

如附圖2所示的為本實(shí)用新型所述的智能型變頻器直流支撐控制器，分為八大部分，(a)繼電器輸出控制部分；(b)變頻器狀態(tài)檢測部分；(c)變頻器交流母線電壓采集部分；(d)外部可控硅控制部分；(e)變頻器直流電壓電流測量部分；(f)裝置供電電源部分；(g)通訊及顯示接口部分；(h)核心控制電路及微處理器部分。

如附圖2、3、7所示，繼電器輸出控制部分，用于控制變頻器的啟停以及控制外部可控硅的通斷，與核心控制電路和微處理器部分電性連接。

具體通過以下具體方式實(shí)現(xiàn)：通過對J1，J2，J3三個繼電器進(jìn)行控制，控制信號分別為OUT_Str，OUT_FGERR，OUT_KM。其中OUT_Str控制繼電器J1的接點(diǎn)，用于重新啟動變頻器輸出信號，其繼電器接點(diǎn)接入到變頻器的啟動輸入信號中；OUT_FGERR控制繼電器J2的接點(diǎn)，用于復(fù)歸變頻器的故障信號，其繼電器接點(diǎn)接入到變頻器的復(fù)歸故障信號輸入中；OUT_KM控制繼電器J3的接點(diǎn)，用于控制接觸器KM，KM是控制外部可控硅關(guān)斷的接觸器。當(dāng)外部可控硅需要關(guān)斷時，先程序先控制OUT_KM信號，使繼電器J3接點(diǎn)閉合，觸發(fā)接觸器KM主觸點(diǎn)閉合，然后關(guān)斷可控硅，然后經(jīng)過一定延時再控制OUT_KM信號，使繼電器J3斷開接點(diǎn)，從而使KM釋放主觸點(diǎn)。

如附圖7所示，差壓投切控制邏輯中，當(dāng)邏輯需要控制OUT_SCR關(guān)斷可控硅，來切斷后備直流電壓對變頻器直流支撐時，先控制OUT_KM信號使J3閉合，從而使KM主觸點(diǎn)閉合(外部控制可見附圖2)。KM主觸點(diǎn)閉合后，OUT_SCR關(guān)斷可控硅，然后再控制OUT_KM信號使J3斷開，使接觸器KM主觸點(diǎn)分開。其主要目的是滿足可控硅的關(guān)斷條件。

變頻器狀態(tài)檢測部分，用于檢測變頻器的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，主要通過兩個開入量檢測信號IN_Str和IN_ERR，分別檢測變頻器的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)，變頻器的運(yùn)行信號輸出接點(diǎn)接入到開入量IN1中，變頻器的故障信號輸出接點(diǎn)接入到開入量IN2中。當(dāng)IN1信號從 “分”狀態(tài)變?yōu)椤昂稀睜顟B(tài)，通過光耦隔離IN_Str會有電平的變化，微處理器檢測到這個信號變化，就會檢測出變頻器由“停車”狀態(tài)變?yōu)椤斑\(yùn)行”狀態(tài)。當(dāng)IN2信號從“分”狀態(tài)變?yōu)椤昂稀睜顟B(tài)，通過光耦隔離IN_ERR會有電平的變化，微處理器檢測到這個信號變化，就會檢測出變頻器由“正常”狀態(tài)變?yōu)椤肮收稀睜顟B(tài)。由于IN1，IN2采集的信號為繼電器干接點(diǎn)，因此外引24V作為狀態(tài)檢測的電源。

如附圖5、8所示，在充電邏輯中，IN_Str必須為“1”狀態(tài)，即為變頻器處于運(yùn)行狀態(tài)；IN_ERR必須為“0”狀態(tài)，即為變頻器無故障。兩種狀態(tài)同時滿足，才能進(jìn)行下一步的判斷，否則將無法進(jìn)行充電準(zhǔn)備。在再啟動邏輯中，再啟動先要判斷IN_Str必須為“0”，狀態(tài)，只有變頻器已經(jīng)處在停止運(yùn)行狀態(tài)下，再啟動才有意義。再啟動前，先判斷變頻器IN_ERR是否為“1”，如果未故障狀態(tài)，則先輸出OUT_FGERR信號，使J2繼電器去復(fù)歸ERR狀態(tài)，如果成功則使OUT_Str輸出控制J1使變頻器再啟動。如果IN_ERR為“分”狀態(tài)，那么直接使OUT_Str輸出控制J1使變頻器再啟動。再啟動是否成功，還要看輸出J1啟動信號后，判斷IN_Str是否為“1”，不為“1”則啟動變頻器失敗。

如附圖2、4、5、6變頻器交流母線電壓檢測部分，主要負(fù)責(zé)檢測變頻器的輸入三相交流電壓UA,UB,UC，電壓UA,UB,UC經(jīng)過電壓變送器T1，T2，降低為控制器所能接受的弱電信號AUab，AUbc，進(jìn)入到核心處理電路及微處理器中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)中，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成處理器能夠識別并運(yùn)算的信號。電壓信號UAB，UBC作為擾動判斷的主要依據(jù)，分為突變擾動和緩慢擾動兩種，突變擾動采 用采樣信號的數(shù)字量進(jìn)行直接判斷，而緩慢擾動則將其通過傅里葉變換計(jì)算出幅值后，進(jìn)行判斷。同時，在程序進(jìn)行判斷是否充電準(zhǔn)備完成時，也需要判斷變頻器所工作的母線電壓UAB,UBC是否在正常的范圍內(nèi)，如果母線電壓不正常，則無法進(jìn)行充電準(zhǔn)備，下面的差壓投切和再啟動兩個邏輯判斷會自動停止判別。

如附圖1所示，外部可控硅控制部分主要作用是經(jīng)變頻器交流母線電壓檢測部分檢測得到變頻器交流母線電壓信號，傳輸至核心控制電路及微處理器部分，后判斷出變頻器的母線電壓發(fā)生擾動，并且變頻器的直流電壓和外部直流母線電壓的壓差達(dá)到設(shè)定值后，觸發(fā)外部可控硅導(dǎo)通，使外部直流系統(tǒng)給變頻器提供直流電支撐。當(dāng)在設(shè)定時間內(nèi)外部交流電壓恢復(fù)正常，則發(fā)出關(guān)斷觸發(fā)脈沖使可控硅關(guān)斷，變頻器由外部交流系統(tǒng)供電?？煽毓栌|發(fā)電路主要控制K，G兩個對外端子，當(dāng)OUT_SCR電平變化發(fā)出導(dǎo)通可控硅控制信號時，G對K輸出正向觸發(fā)脈沖；當(dāng)OUT_SCR電平變化發(fā)出關(guān)斷可控硅控制信號時，G對K輸出負(fù)向觸發(fā)脈沖。

變頻器直流電壓電流測量部分，主要檢測變頻器直流電壓UDC1，后備直流母線電壓UDC2以及當(dāng)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后，后備直流母線對變頻器直流放電電流IDC，備用支撐直流電源對變頻器提供支撐時的放電電流(采用外置霍爾電流傳感器，將電流變化成弱電壓信號進(jìn)入到控制器進(jìn)行采集與計(jì)算)。在附圖6的差壓投切中，UDC1，UDC2都是判斷投切的基本條件，滿足投切條件后，控制可控硅進(jìn)行導(dǎo)通后，還要監(jiān)視直流電壓IDC是否存在過流，如果過流則會自動控制OUT_SCR關(guān)斷可控硅，結(jié)束后備直流電壓對變頻器的直流支撐。

如附圖1所示的變頻器直流電壓UDC1的電壓取自端子K和A。端子K接變頻器電壓正極，端子A接變頻器電壓負(fù)極。備用支撐直流電源電壓UDC2電壓采自端子P+和P-，其中P+接后備直流母線電壓正極，P-接后備直流母線電壓負(fù)極。同時P+,P-也作為控制器的電源輸入端子。直流電壓測量采用電阻限流(R4和R6)轉(zhuǎn)換成電流信號，并經(jīng)過線性光耦隔離，再變換成電壓信號(R5，R7)，電壓信號進(jìn)入到核心處理電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，微處理器進(jìn)行采樣，計(jì)算供邏輯判斷軟件使用。直流電流IDC采集自外置直流電流霍爾傳感器，霍爾傳感器將電流信號轉(zhuǎn)換成弱電壓信號，通過端子IDC+和IDC-接入到控制器內(nèi)，控制器將采用運(yùn)放A進(jìn)行再次處理后，變換成AIdc進(jìn)入到核心處理電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，微處理器進(jìn)行采樣，計(jì)算供邏輯判斷軟件使用。

本發(fā)明可以通過控制信號OUT_Str和OUT_ERR，以及檢測的變頻器狀態(tài)信息IN_Str和IN_ERR，在設(shè)定時間內(nèi)如果變頻器直流電壓UDC1恢復(fù)且交流母線電壓UAB,UBC正常后，迅速的啟動變頻器，解決現(xiàn)有技術(shù)的變頻器由于過壓而造成停車時，由于此時變頻器的直流電壓UDC1高于后備直流支撐電壓UDC2，直流支撐系統(tǒng)無法對變頻器進(jìn)行直流支撐的技術(shù)問題。

通過上述方案得出，本發(fā)明支持變頻器在過壓跳閘無法實(shí)現(xiàn)直流支撐時的變頻器再啟動。

在后備直流電源對變頻器進(jìn)行直流支撐時檢測了放電電流(直流電流IDC)。其中IDC的過流門限可通過通訊或者顯示菜單設(shè)置，如果在對變頻器直流支撐過程中發(fā)生了直流過流，則迅速的關(guān)斷可控 硅，關(guān)斷對變頻器的直流支撐，避免支撐過程中由于負(fù)載過大引起后備電源損壞或?qū)е伦冾l器過流而引起變頻器故障等問題，支持直流支撐時直流放電電流的檢測，過流時關(guān)斷支撐，避免損壞設(shè)備。

裝置供電電源部分，主要取自端子P+和P-，端子P+接入直流后備母線的正極，端子P-接入直流后備母線的負(fù)極。裝置電源模塊采用寬范圍輸入的DC/DC變換模塊，將外部高電壓變換成供控制器使用的電源電壓。

通訊及顯示接口部分，通訊接口主要負(fù)責(zé)控制器和外部智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通訊口采用RS485半雙工通訊方式，支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-RTU通訊協(xié)議。顯示部分接口電路，主要與外設(shè)中端顯示屏進(jìn)行連接，可以支持各種通訊協(xié)議，方便使用使用人員進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，查詢運(yùn)行數(shù)據(jù)和各種數(shù)據(jù)信息。

通訊及顯示接口部分是將控制器所采集的交流電壓UAB,UBC，直流電壓UDC1，UDC2和IDC，以及變頻器運(yùn)行信息的IN_Str，IN_ERR都可以通過通訊協(xié)議上傳到智能監(jiān)控終端，同時，智能監(jiān)控終端還可以通過通訊來設(shè)置差壓的投切定值，再啟動變頻器參數(shù)等配置信息?？刂破鬟€可以將差壓投切，再啟動變頻器等動作信息傳送到智能監(jiān)控終端。通訊模塊是控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制以及智能化的手段。本發(fā)明支持網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)控制器的智能化和網(wǎng)絡(luò)化。

核心控制電路及微處理器部分，主要包括微處理器，實(shí)時時鐘(RTC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，看門狗(watchdog)電路，非易失性存儲器等系統(tǒng)電路。其主要作用是支持微處理器進(jìn)行軟件運(yùn)行提供基礎(chǔ)的硬件平臺。

當(dāng)變頻器在運(yùn)行時電壓降低，該控制器可自動識別出電壓波動，并根據(jù)變頻器的直流輸出電壓和直流母線電壓差值進(jìn)行比較，滿足投入條件時自動控制外部SCR(可控硅)導(dǎo)通，使直流母線為變頻器提供的直流能量，保證變頻器在電壓降低的情況下繼續(xù)可靠運(yùn)行。同時，在變頻器運(yùn)行時電壓過高造成變頻器停機(jī)時，該控制器控制可判斷變頻器直流電壓降低到允許值時輸出復(fù)歸變頻器故障信號，并重新啟動變頻器，保證變頻器連續(xù)運(yùn)行。

以上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。