变频器防晃电控制系统的制作方法

1.本实用新型属于电气、电子设备的技术领域，尤其是一种变频器防晃电控制系统。


背景技术：

2.电源“晃电”，是电力系统内发生雷电、电厂故障、线路接地、短路等问题，造成供电网络电压瞬变的一种随机现象。由于变频器都具有过压、失压和瞬时停电再启停等保护功能，电压扰动将引起变频器中间直流母线电压跃变，当电网电压低于额定值的10％时，且电压下降的时间大于10ms时变频器就会掉电，发生欠电压故障，交流电动机因失电而停运，从而导致连续性生产工艺流程中断，给生产和设备造成极大的损害。
3.现在工矿企业所使用的各种驱动电机或其他用电设备如遇电压波动，电压暂降或短时停电(3
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5秒)，就会停机，造成设备停运，轻微的造成局部装置波动，严重的造成环境污染，贻害后代。如何解决电网波动、电压暂降或停电，造成的电机、用电设备停机乃至设备停运问题成为本领域技术人员研究的课题。
4.用电设备的防晃电问题，一直困扰着设计人员，长时间没能得到彻底解决，之前技术人员用过很多种方式都没能解决，主要解决方案包括以下两种：
5.1.采用防晃电继电器来解决防晃电问题，但是当变频器主进线晃电时，变频频率下降会出现再启停的现象，对于一些工艺要求高的场合，这种变化就无法满足需要；
6.2.利用启停控制回路的按钮进行改变来解决防晃电问题，但是该按钮跟常用的按钮开闭点相反，这样该按钮就成为了非常规产品，不便于管理和使用，所以防晃电问题长期以来一直没有得到彻底解决，而本实用新型彻底解决了这一问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种变频器防晃电控制系统，解决了电网波动、电压暂降或停电等情况造成的电机停机、设备停运的问题。
8.需要说明的是在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
9.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
10.一种变频器防晃电控制系统，包括第一变频器、第二变频器、第一路三相交流供电电源、第二路三相交流供电电源、动力柜和负载电机，所述第一路三相交流供电电源用于为所述第一变频器供电，所述第二路三相交流供电电源用于为所述第二变频器供电，所述第一变频器和第二变频器的三相出线输出均连接同一负载电机，所述第一变频器和第二变频器的电压信号与动力柜电性连接，所述第一变频器、第二变频器和动力柜的控制电源均为 ups供电；
11.而且，所述第一变频器与第一路三相交流供电电源l1
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1、l1
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2、l1
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3连接，所述第二变频器与第二路三相交流供电电源l2
‑
1、l2
‑
2、l2
‑
3连接；
12.而且，所述第一变频器的三相出线端子通过交流接触器1km1连接负载电机，所述
第二变频器的三相出线端子通过交流接触器2km1与所述第一变频器的三相出线端子连接的交流接触器1km1并联，所述第一变频器与第二变频器的接触器并联后通过交流快速熔断器组3fu2与负载电机连接；
13.而且，所述第一变频器的直流输出端子udc+和udc
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与所述第二变频器的直流回路输出端子通过保护电路连接，所述保护回路包括直流塑壳断路器分励脱扣线圈3qf1以及与之串联的直流熔芯3fu1，所述直流熔芯3fu1为常闭点；
14.而且，所述动力柜包括时间继电器3kt1、直流塑壳断路器及分闸线圈、直流快速熔断器组、接触器、交流快速熔断器组3fu2、第一变频器备妥指示灯3hb1、第二变频器备妥指示灯3hb2、直流合闸指示灯3hb3和端子排；
15.而且，所述第一变频器与所述第二变频器的直流分合闸控制回路包括第一变频器故障信号回路、第二变频器故障信号回路、第一变频器的备妥信号回路和第二变频器的备妥信号回路，所述第一变频器故障信号回路、第二变频器故障信号回路、第一变频器的备妥信号回路和第二变频器的备妥信号回路并联，所述第一变频器的备妥指示回路与动力柜中的第一变频器备妥指示灯3hb1连接，所述第二变频器的备妥指示回路与动力柜中的第二变频器备妥指示灯3hb2连接，所述直流合闸指示回路通过直流断路器3qf1与动力柜中的直流合闸指示灯3hb3连接，所述分闸直流回路串联有分闸线圈3qf1/yo，所述运行状态回路第一变频器并联第二变频器的运行状态信号串联有断电延时时间继电器3kt1；
16.而且，所述第一变频器连接有操作柱，所述操作柱包括电流表，第一变频器运行指示灯1hb1、第一变频器停止指示灯1hb2和第一变频器故障指示灯1hb3；
17.而且，所述第一变频器的控制回路包括第一变频器的启停回路、第一变频器的km吸合回路、第一变频器的运行回路、第一变频器的故障回路、第一变频器的备妥回路，所述第一变频器的运行回路、第一变频器的故障回路、第一变频器的备妥回路分别串联中间继电器1ka2、1ka3和1ka0，所述第一变频器的运行回路的中间继电器1ka2并联有第一变频的运行指示信号和第一变频器的停止指示信号，所述中间继电器1ka2在运行指示信号为常开触点，所述中间继电器1ka2在停止指示信号为常闭触点，所述第一变频的运行指示信号与所述操作柱的第一变频器运行指示灯1hb1连接，所述第一变频器的停止指示信号与所述操作柱的第一变频器停止指示灯1hb2连接，所述第一变频器的故障回路并联有第一变频器故障指示信号，所述第一变频器故障指示信号与所述操作柱的第一变频器故障指示灯1hb3连接；
18.而且，所述第二变频的控制回路包括第二变频器的启停回路、第二变频器的km吸合回路、延时启动第二变频器回路、第二变频器的运行回路、第二变频器的故障回路、第二变频器的备妥回路，所述第二变频器的运行回路、第二变频器的故障回路、第二变频器的备妥回路分别串联中间继电器2ka2、2ka3和2ka0；
19.而且，所述延时启停第二变频器回路串联有第二变频器接触器辅助触点2km1和时间继电器2kt1。
20.本实用新型的优点和积极效果是：
21.1、本实用新型的变频器防晃电控制系统第一路三相交流供电电源与第二路三相交流供电电源来自不同的交流母线，采用两路供电电源分别为第一变频器和第二变频器进行供电，第一路供电出现问题，第二路始终都有电，用电设备不会出现频率下降、甚至停机
等晃电现象，彻底解决了电网波动造成的设备故障、停运等问题，从而避免了出现晃电的情况。
22.2、本实用新型的变频器防晃电控制系统，第一变频器的控制回路、第二变频器的控制回路和动力柜的控制回路均采用ups供电，现有的变频器的控制回路与变频器的供电为同一供电单元，如果该供电单元出现电网波动，则控制回路就会出现异常，第一变频器就不能正常工作，就会出现停机等故障现象，控制回路采用ups供电后，这一问题得到很好的解决。
23.3、本实用新型的变频器防晃电控制系统的两台变频的直流回路udc+、udc
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通过保护电路相连，直流相连是为了保证两台变频的抗晃电功能，当一台变频的上口进线电压晃电时，变频器输入三相交流电会发生瞬间跌落，从而使得整流之后的直流电压跌落，变频也就没有足够的电能逆变出交流电了，将两台变频的直流回路相连，就是为了保证直流电压的稳定，从而保证逆变输出的稳定。
24.4、本实用新型的变频器防晃电控制系统的第一变频器和第二变频器出线端分别串联有交流接触器和与之配合的交流快速熔断器组，当一台变频运行拖动负载时，运行变频器连接的交流接触器吸合，而另外一台变频器连接的交流接触器断开，从而解决了防止变频器反送电，实现两台变频器的交流接触器互锁功能，通过在负载电机的前端连接交流快速熔断器组，可实现当第一变频器拖动电机出现电机过流故障时，此时自动启动第二变频器，交流快速熔断器组3fu2进行熔断保护，防止第二变频器再次启动负载电机。
25.5、本实用新型的变频器防晃电控制系统采用手动或自动方式启停第二变频器，当第一变频器三相交流供电出线故障时，通过集散控制系统(dcs)的故障信号，可以通过手动旋转开关或者通过通电延时的时间继电器经延时后启停第二变频器，由第二变频器拖动负载运行，从而实现了变频热备的功能，并且在切换过程中，变频器属于在线投切，运行信号会中断，通过断电延时时间继电器3kt1将中断的时间屏蔽掉，从而可以保证dcs不连锁停机保护。
附图说明
26.图1是本实用新型的设备连接示意图；
27.图2是本实用新型的第一变频器的电路原理图；
28.图3是本实用新型的第二变频器的电路原理图；
29.图4是本实用新型的第一变频器与第二变频器的直流回路的保护电路图；
30.图5是本实用新型的第一变频器与第二变频器的分合闸控制回路电路图；
31.图6是本实用新型的第一变频器的控制回路和启停控制电路图；
32.图7是本实用新型的第二变频器的控制回路和启停控制电路图；
33.图8是本实用新型的手动启停模式的第二变频的控制单元电路图。
具体实施方式
34.以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
35.一种变频器防晃电控制系统，如图1所示，包括第一变频器、第二变频器、第一路三相交流供电电源、第二路三相交流供电电源、动力柜和负载电机，所述第一路三相交流供电
电源用于为所述第一变频器供电，所述第二路三相交流供电电源用于为所述第二变频器供电，所述第一变频器和第二变频器的三相出线输出均连接同一负载电机，所述第一变频器和第二变频器的电压信号与动力柜电性连接，所述第一变频器的显示信号与操作柱电性连接，所述第一变频器、第二变频器和动力柜的控制电源均由ups供电。从而解决当遇到电力系统内发生雷电、电厂故障、线路接地、短路等问题，实现当第一路供电出现问题时，第一变频器的状态信号传输至集散控制系统(dcs)，通过集散控制系统(dcs)的控制信号实现手动或自动方式启停第二变频器，从而使得用电设备的供电不会出现频率下降、甚至停机等晃电现象，彻底解决了电网波动造成的设备故障、停运等的目的。
36.在本实施例中，如图2至图4所示，所述第一变频器与第一路三相交流供电电源l1
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1、 l1
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2、l1
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3连接，所述第二变频器与第二路三相交流供电电源l2
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1、l2
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2、l2
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3连接，由于第一路三相交流供电电源与第二路三相交流供电电源来自不同的交流母线，从而保证了两路三相交流供电母线不会同时出现晃电的情况。
37.在本实施例中，所述第一变频器的三相出线端子通过交流接触器1km1连接负载电机，所述第二变频器的三相出线端子通过交流接触器2km1与所述第一变频器的三相出线端子连接的交流接触器1km1并联，所述第一变频器与第二变频器的接触器并联后通过交流快速熔断器组3fu2与负载电机连接，通过对第一变频器和第二变频器分别串联有交流接触器，当一台变频运行拖动负载时，运行变频器连接的交流接触器吸合，而另外一台变频器连接的交流接触器断开，从而解决了防止变频器反送电，实现两台变频器的交流接触器互锁功能，通过在负载电机的前端连接交流快速熔断器组，可实现当第一变频器拖动电机出现电机过流故障时，此时自动启动第二变频器，交流快速熔断器组3fu2进行熔断保护，防止电击第二变频器再次启动负载电机。
38.在本实施例中，所述第一变频器的直流输出端子(udc+和udc
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)与所述第二变频器的直流回路输出端子通过保护电路连接，当第一变频器的交流供电发生电压晃电时，第一变频器输入三相交流供电会发生瞬间跌落，使得整流之后的直流电压跌落，第一变频器没有足够的电能逆变出交流电，将两台变频的直流回路相连，目的是直流电压始终保持在1.35 倍的进线电压，即两台变频器一直保持工作的状态，从而保证了发生晃电时，至少有1台变频的直流电压是稳定的，保证了逆变出的拖动负载运行的交流电压稳定，从而实现了防晃电的功能。
39.在本实施例中，所述保护回路包括直流塑壳断路器分励脱扣线圈3qf1以及与之串联的直流熔芯3fu1，所述直流熔芯3fu1为常闭点，当直流回路通过电流时，直流熔芯3fu1 进行快速熔断保护。
40.在本实施例中，所述第一路三相交流供电电源与所述第一变频器之间设有第一微断路器1qf1，所述第二路三相交流供电电源与所述第二变频器之间设有第二微断路器2qf1，目的是方便设备故障时，进行断电维修。
41.在本实施例中，所述动力柜包括时间继电器3kt1、直流塑壳断路器及分闸线圈、直流快速熔断器组、接触器、交流快速熔断器组3fu2、第一变频器备妥指示灯3hb1、第二变频器备妥指示灯3hb2、直流合闸指示灯3hb3和端子排，所述动力柜中控制回路设有断路器，现有变频器的供电为同一供电单元，如果该供电单元出现电网波动，则控制回路就会出现异常，变频器就不能正常工作，就会出现停机等故障现象，控制回路采用ups供电后，这一问题
得到很好的解决。
42.在本实施例中，所述第一变频器连接有操作柱，所述操作柱包括电流表，第一变频器运行指示灯1hb1、第一变频器停止指示灯1hb2和第一变频器故障指示灯1hb3，所述第一变频器的接触器1km1与三相出线端子间设置电流互感器1ct，所述电流互感器1ct 的电感电流1ct1、1ct2与操作柱电性连接，通过操作柱上电流表的数值保护电路中因电流瞬间波动过大而对设备元器件造成损坏，最终起到保护性作用。
43.在本实施例中，如图5所示，所述第一变频器与所述第二变频器的直流分合闸控制回路包括第一变频器故障信号回路、第二变频器故障信号回路、第一变频器的备妥信号回路和第二变频器的备妥信号回路，所述第一变频器故障信号回路、第二变频器故障信号回路、第一变频器的备妥信号回路和第二变频器的备妥信号回路并联，所述第一变频器的备妥指示回路与动力柜中的第一变频器备妥指示灯3hb1连接，所述第二变频器的备妥指示回路与动力柜中的第二变频器备妥指示灯3hb2连接，所述直流合闸指示回路通过直流断路器 3qf1与动力柜中的直流合闸指示灯3hb3连接，所述分闸直流回路串联有分闸线圈 3qf1/yo，所述运行状态回路第一变频器并联第二变频器的运行状态信号串联有断电延时时间继电器3kt1，当收到第一变频器或第二变频器的故障信号或无备妥信号时，直流断路器3qf1都会自动分闸保护，第一变频器和第二变频器的备妥信号以及直流断路器的分合状态信号都会在动力柜柜面的指示灯显示，方便巡视人员检视、操作。
44.在本实施例中，如图6所示，所述第一变频器的控制回路包括第一变频器的启停回路、第一变频器的km吸合回路、第一变频器的运行回路、第一变频器的故障回路、第一变频器的备妥回路，所述第一变频器的运行回路、第一变频器的故障回路、第一变频器的备妥回路分别串联中间继电器1ka2、1ka3和1ka0，所述第一变频器的运行回路的中间继电器1ka2并联有第一变频的运行指示信号和第一变频器的停止指示信号，所述中间继电器 1ka2在运行指示信号为常开触点，所述中间继电器1ka2在停止指示信号为常闭触点，所述第一变频的运行指示信号与操作柱的第一变频器运行指示灯1hb1连接，所述第一变频器的停止指示信号与操作柱的第一变频器停止指示灯1hb2连接，所述第一变频器的故障指示信号并联有第一变频器备妥(常闭)，为分闸直流回路信号，所述第一变频器故障指示信号与操作柱的第一变频器故障指示灯1hb3连接，设备正常运转时，第一变频器的运行回路的中间继电器1ka2得电，吸合使得第一变频器运行指示信号的中间继电器1ka2 常开触点闭合，所述第一变频器的停止指示信号的中间继电器1ka2常闭状态打开，此时所述第一变频器运行指示灯1hb1常亮，所述第一变频器运行停止信号1hb2灯长灭，当所述第一变频器故障回路的中间继电器1ka3收到控制信号时，触发所述第一变频器故障控制回路的中间继电器1ka3闭合，使得所述第一变频器的故障指示信号1hb3常亮，可通过所述操作柱上的指示灯的状态显示第一变频器的运行状态，同时第一变频器的控制单元信号显示到集散控制系统(dcs)。
45.在本实施例中，如图7所示，所述第二变频的控制回路包括第二变频器的启停回路、第二变频器的km吸合回路、延时启停第二变频器回路、第二变频器的运行回路、第二变频器的故障信号回路、第二变频器的备妥信号回路，所述第二变频器的运行信号回路、第二变频器的故障信号回路、第二变频器的备妥信号回路分别串联中间继电器2ka2、2ka3 和2ka0，
46.实施例一：
47.在本实施例中，如图5至图7所示，为本系统的自动启停第二变频器方式，
48.所述第一变频器的启停回路并联第一变频器的km吸合回路，所述第一变频器的启停回路包括启动信号单元、停止信号单元和允许信号单元，所述停止信号单元包括常闭操作柱停止信号单元loc_t与常闭状态的dcs停止信号单元dcs_t串联，所述启动信号单元包括操作柱启动信号单元loc_q并联dcs启动信号单元dcs_q，所述允许信号单元包括dcs允许运行信号单元dcs_pm。
49.所述启动信号单元通过dcs允许运行信号单元dcs_pm和第一中间继电器1ka1串联，所述第一时间继电器1ka1串联第一变频器故障回路的中间继电器1ka3，所述第一变频器故障回路的中间继电器1ka3为常闭触点。
50.所述第一变频器的km吸合回路串联有中间继电器1ka1、常闭的第二变频器接触器 2km1、和第一变频器接触器线圈1km1，所述第一变频器接触器线圈1km1设置在动力柜中，
51.所述第二变频器的启停回路并联有第二变频器的km吸合回路和延时启停第二变频器回路，所述第二变频器的启停回路串联有旋转开关2sa1、第一变频器故障中间继电器 1ka1、第二中间继电器2ka1、第二变频器故障中间继电器2ka3和交流快速熔断器组 3fu2，所述中间继电器2ka3和交流快速熔断器组3fu2均为常闭触点。
52.所述第二变频器的km吸合回路串联有中间继电器2ka1、常闭的第一变频器接触器 1km1、和第二变频器接触器线圈2km1，所述第二变频器接触器线圈2km1设置在动力柜中，所述第一变频器接触器2km1与第二变频器接触器1km1互锁。
53.所述延时启停第二变频器回路串联有第二变频器接触器辅助触点2km1和时间继电器 2kt1，时间继电器2kt1的常开点启动第二变频器。
54.所述第二变频器的旋转按钮2sa1设置为备用/停止位置，如果需要停止第二变频器，2sa1旋至停止位即可。
55.工作原理：
56.日常工作中，当所述第一变频器无故障时，正常工作拖动负载电机运行，dcs显示系统运行正常，可通过操作柱停止信号单元loc_t或dcs停止信号单元dcs_t正常停止所述第一变频器。只有当所述第一变频器故障后，第一变频器故障回路的中间继电器1ka3 得电，所述第一中间继电器1ka1失电，第一变频器接触器1km1失电，第一变频器的停止信号发送至dcs系统上。此时若第二变频器的转换按钮2sa1在备用位置；若所述第二变频器没有故障信号，所述中间继电器2ka3无动作；若所述交流快速熔断器组3fu2无动作(交流快速熔断器组3fu2为了保护电机，电机过流，交流快速熔断器组3fu2熔断，重新启动会对电机造成二次伤害)，可以直接启动所述第二变频器，使得所述第二变频器串联的第二中间继电器2ka1吸合，使得所述第二变频器的km吸合回路串联有中间继电器2ka1闭合，所述第二变频器接触器线圈2km1得电，所述延时启停第二变频器回路串联的第二变频器接触器辅助触点2km1闭合，使得所述时间继电器2kt1得电经过延时后，启停第二变频器运行拖动负载工作，由于第一变频器和第二变频器在切换过程中属于在线投切，运行信号会中断，通过所述运行状态回路第一变频器并联第二变频器的运行状态信号串联有断电延时时间继电器3kt1将中断的时间屏蔽掉，这样可以保证在第一变频器故障，自动切换到第二用变频的时候，持续给dcs一个运行信号时间，dcs系统不连锁停机保护。
57.系统发生晃电时，因为两台变频器的直流部分udc+、udc
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通过保护电路相连，所以
变频不会报警，不会晃电停机。
58.实施例二：
59.在本实施例中，如图8所示，为本系统的手动启停第二变频器方式，
60.所述第一变频器和第二变频器的启停控制单元包括常闭操作柱停止信号单元loc_t 通过运行信号单元与常闭状态的dcs停止信号单元dcs_t串联，所述dcs停止信号单元串联有中间继电器ka1,所述运行信号单元并联有操作柱启动信号单元loc_q、dcs启动信号单元dcs_q、第一变频器的启停接触器触点1km1和第二变频器的启停接触器触点 2km1，
61.所述操作柱的旋转按钮sa并联有第一变频器的启停回路和第二变频器的启停回路，所述第一变频器的启停回路通过中间继电器ka1串联有常闭接触器2km1，所述常闭接触器2km1通过第一变频器的常闭故障回路1ka3串联有第一变频器启停控制的启停接触器 1km1线圈，所述第二变频器的选择启停回路通过中间继电器ka1串联有常闭接触器 1km1，所述常闭接触器2km1通过第二变频器的常闭故障回路2ka3串联有第一变频器启停控制的启停接触器2km1线圈，所述旋转按钮sa设有主/备位置，主位为第一变频位置，备用位置为第二变频位置。
62.工作原理：
63.日常工作中，手动旋转sa按钮在所述第一变频器位置，第一变频器正常工作拖动负载电机运行，dcs显示系统运行正常，当第一变频器故障后，所述第一变频器的选择启停回路中的常闭故障回路1ka3向dcs发出故障信号，此时操作人员通过手动旋转按钮sa 旋转至备用位置，通过操作柱的启动信号单元loc_q或者dcs的启动信号单元dcs_q，重新启动第二变频器。此时第二变频器中的启停接触器2km1触发，第二变频器的启停接触器触点2km1，电流信号经过中间继电器ka1，触发中间继电器吸合，此时第二变频器正常启动。
64.系统发生晃电时，因为两台变频器的直流部分udc+、udc
‑
通过保护电路相连，所以变频不会报警，不会晃电停机。
65.需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。