本發(fā)明涉及電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是一種改進(jìn)的變頻器低電壓穿越電源裝置控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，發(fā)電公司和設(shè)計(jì)單位在許多火電廠輔機(jī)的設(shè)計(jì)上都越來越傾向于采取變頻器技術(shù)。但是，多數(shù)變頻器低電壓穿越能力差，甚至根本不具備這種能力。當(dāng)企業(yè)供電網(wǎng)出現(xiàn)“晃電”時(shí)，由于變頻器不具備低電壓穿越功能，觸發(fā)了變頻器的低電壓保護(hù)功能，引起變頻器低電壓閉鎖輸出，從而導(dǎo)致低壓電動(dòng)機(jī)暫停運(yùn)行，直接影響生產(chǎn)連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。所以火電廠中重要的輔機(jī)設(shè)備都在陸續(xù)引進(jìn)低電壓穿越裝置。

但現(xiàn)有低電壓穿越裝置大部分都是輸出DC500V直流電源接入變頻器直流母線端。如CN102299644A、CN103545913A、CN103762865A、CN104578170A、CN203707871U、CN203466765U、CN203984225U、CN103326385A等專利中，均提供直流電源，將整流升壓后的直流電源接入變頻器直流母線端。但實(shí)際中火電廠中輔機(jī)設(shè)備所用到的變頻器多為老款變頻器，大部分變頻器廠家官方回復(fù)不支持直流母線外接線，且當(dāng)交流電源跌落時(shí)，裝置瞬間將直流電源送入變頻器直流母線側(cè)，此時(shí)雖能保證變頻器正常運(yùn)行，但會(huì)對(duì)變頻器造成沖擊，引起變頻器誤報(bào)警，頻繁的沖擊會(huì)造成變頻器壽命縮短，引發(fā)設(shè)備故障。

部分低電壓穿越裝置輸出三相交流電源，接入變頻器交流進(jìn)線側(cè)，如CN105811784A專利。但此種方案存在2種弊端：①直接將裝置輸出的交流電源接入到變頻器的交流進(jìn)線側(cè)，而沒有考慮兩路交流電源疊加的問題，當(dāng)主路交流電源與輔路電源相位相反時(shí)，兩路電源疊加后的電壓互相抵消，疊加后的交流電無法達(dá)到正常的交流電壓值，變頻器仍處于欠壓狀態(tài)。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)變頻器低電壓閉鎖；②即使設(shè)備輸出的交流電源可以保證隨時(shí)與電網(wǎng)交流電源保持同相位同頻率，但在低電壓穿越期間，因裝置輸出的交流電直接接入廠用電的交流母線，穿越的同時(shí)設(shè)備會(huì)向電網(wǎng)反送電，在此期間，設(shè)備相當(dāng)于在為電廠中所有用到交流電源的設(shè)備提供穿越功能，設(shè)備無法滿足如此大功率要求，同時(shí)穿越裝置逆變后的交流電會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的變頻器低電壓穿越電源裝置控制系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種對(duì)于絕大部分變頻器都適用(尤其是老式變頻器，官方明確回復(fù)不支持外接直流母線)的低電壓穿越電源裝置，在不對(duì)變頻器產(chǎn)生任何沖擊的前提下，使所有變頻器均可以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能，且裝置工作期間不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種改進(jìn)的變頻器低電壓穿越電源裝置控制系統(tǒng)，包括主回路電源，主回路電源通過斷路器連接至交流電壓輸入端，交流電壓輸入端通過第一繼電器開關(guān)連接至控制電源單元，主回路電源通過串聯(lián)的整流濾波單元、IGBT功率單元、SCR控制單元連接至三相逆變單元，直流電壓輸入端通過第二繼電器開關(guān)分別連接至整流濾波單元和控制電源單元，控制電源單元連接至中央處理單元，中央處理單元分別連接至故障自診斷單元、遠(yuǎn)方停機(jī)信號(hào)收發(fā)單元、本地操作指示單元、檢測單元、SCR控制單元、三相逆變單元，檢測單元分別與整流濾波單元和三相逆變單元連接，三相逆變單元通過保險(xiǎn)絲連接至三相交流切換單元，三相交流切換單元設(shè)置有主路電源輸入端和電源輸出端。

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明在不對(duì)變頻器產(chǎn)生任何沖擊的前提下，使所有變頻器均可以實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能，且裝置工作期間不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染。當(dāng)檢測到系統(tǒng)電壓跌落至設(shè)定值后，微機(jī)中央處理單元輸出PWM控制量驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，裝置瞬間將整流后的直流電壓升壓，然后進(jìn)行逆變，然后控制三相電源切換單元斷開變頻器主路交流電源，再將逆變后的三相交流電源接入變頻器交流進(jìn)線側(cè)，維持變頻器正常運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式的主結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進(jìn)行訂制，各個(gè)零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖1，本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式包括主回路電源1，主回路電源1通過斷路器QF連接至交流電壓輸入端AC，交流電壓輸入端AC通過第一繼電器開關(guān)K1連接至控制電源單元2，主回路電源1通過串聯(lián)的整流濾波單元3、IGBT功率單元4、SCR控制單元5連接至三相逆變單元6，直流電壓輸入端DC通過第二繼電器開關(guān)K2分別連接至整流濾波單元3和控制電源單元2，控制電源單元2連接至中央處理單元7，中央處理單元7分別連接至故障自診斷單元8、遠(yuǎn)方停機(jī)信號(hào)收發(fā)單元9、本地操作指示單元10、檢測單元11、SCR控制單元5、三相逆變單元6，檢測單元11分別與整流濾波單元3和三相逆變單元6連接，三相逆變單元6通過保險(xiǎn)絲Fu連接至三相交流切換單元12，三相交流切換單元12設(shè)置有主路電源輸入端IN和電源輸出端OUT。

其中，控制電源單元2為中央處理單元7提供工作電源。當(dāng)電源跌落至20％額定電壓時(shí)，此電源可以依靠裝置內(nèi)部整流裝置正常工作。整流濾波單元3由三相整流橋、接觸器、預(yù)充電電阻和兩只串聯(lián)的電解電容組成，其作用是將交流電整流并濾波成為穩(wěn)定的直流電，供后續(xù)IGBT功率模塊升壓用。IGBT功率單元4由一只電抗器、IGBT和兩只串聯(lián)的電解電容組成BOOST升壓電路，為變頻器提供穩(wěn)定、可靠的直流電源。當(dāng)檢測到電壓跌落后，控制器輸出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，利用IGBT和電感組成BOOST升壓電路進(jìn)行升壓。SCR控制單元5由一只可控硅、一只預(yù)充電電阻和兩只串聯(lián)的電解電容組成，保證電源跌落時(shí)，裝置可以可靠投入運(yùn)行。當(dāng)裝置檢測到電壓跌落時(shí)，輸出PWM信號(hào)進(jìn)行升壓的同時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使可控硅導(dǎo)通，接通主回路。三相逆變單元6逆變單元采用三相全橋逆變結(jié)構(gòu)，采用PWM控制技術(shù)，控制IGBT完成逆變。將SCR控制單元的輸出電壓進(jìn)行三相逆變，為變頻器提供穩(wěn)定的三相交流電源。檢測到電壓跌落后，將整流并升壓后的直流電壓逆變?yōu)轭l率為50HZ的三相交流電，經(jīng)保護(hù)回路輸出至三相交流切換單元12。中央處理單元7實(shí)時(shí)監(jiān)測、收集裝置監(jiān)測到的所有信息并進(jìn)行運(yùn)算和處理。故障自診斷單元8循環(huán)自診斷，確保裝置工作在安全條件下。檢測單元11實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)電壓，確保電壓跌落時(shí)，裝置迅速投入運(yùn)行。三相交流切換單元12由六只雙向可控硅組成。設(shè)備安裝時(shí)需將變頻器原交流電源引入穿越裝置內(nèi)部，接至三相電源自動(dòng)切換單元主路電源端子，將裝置逆變后的三相交流電源接至三相電源自動(dòng)切換單元輔路電源。當(dāng)交流電壓正常時(shí)，主控制器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，使主路電源可控硅導(dǎo)通，此時(shí)變頻器工作電源取自主路工作電源，輔路電源處于備用狀態(tài)；當(dāng)檢測到交流電壓跌落后，主控制器停止發(fā)送主路可控硅觸發(fā)信號(hào)并發(fā)出輔路電源可控硅觸發(fā)信號(hào)。此時(shí)當(dāng)主路交流電通過零點(diǎn)時(shí)，主路電源可控硅將自動(dòng)關(guān)斷，斷開變頻器的主路交流電源。輔路可控硅導(dǎo)通，迅速投入低電壓穿越裝置逆變后的交流電源，待交流電源恢復(fù)正常值后，投入主回路電源，斷開輔路電源；整體工作過程在1ms內(nèi)完成，保證變頻器內(nèi)部不會(huì)斷電。

中央處理單元7采用高性能16位DSP數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流、模塊溫度進(jìn)行循環(huán)檢測。當(dāng)檢測到系統(tǒng)電壓跌落至設(shè)定值后，微機(jī)中央處理單元輸出PWM控制量驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，裝置瞬間將整流后的直流電壓，然后進(jìn)行逆變，然后控制三相電源切換單元斷開變頻器主路交流電源，再將逆變后的三相交流電源接入變頻器交流進(jìn)線側(cè)，維持變頻器正常運(yùn)行。

本發(fā)明的工作電源完全自交流回路，裝置工作時(shí)，無需另外提供控制電源，電壓跌落至AC76V時(shí)，裝置仍正常工作，且將輸出電壓維持在DC500V一分鐘，電壓輸入范圍可達(dá)DC100-1000V。

本發(fā)明有過壓、過流軟件和硬件雙重保護(hù)，充分保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。軟件保護(hù)為CPU計(jì)算采集到的電壓值比較后作出判斷；硬件保護(hù)為裝置內(nèi)部運(yùn)算比較電路完成，不經(jīng)過CPU運(yùn)算，當(dāng)設(shè)備發(fā)生過壓或過流故障后，硬件保護(hù)快速動(dòng)作保護(hù)設(shè)備及變頻器的安全。本發(fā)明具有完善的硬軟件自檢功能，正常運(yùn)行時(shí)，裝置可以全面反應(yīng)自身的工作狀況和設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，不需要人工干預(yù)。當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生短時(shí)跌落時(shí)，裝置瞬間向變頻器直流母線側(cè)輸出穩(wěn)定的直流電源，使變頻器可以依靠直流母線電源正常工作。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。