一种变频器防低电压穿越装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备保障技术领域，具体涉及一种变频器防低电压穿越装置。

背景技术：

随着电网的日益扩大，电力系统出现故障的概率也随之增加，实际应用中由于供电用户增多、线路复杂等各种原因，造成电力系统瞬时低电压的情况发生。而变频器在生产系统中获得越来越多的应用，但变频器的防低电压穿越能力差，因此电网的低电压会对变频器产生较大的影响，容易引起变频器停运，造成生产装置停运，同时还发生过因工艺处理不及时而引起的较大的安全环保次生事故等。为了保证生产装置的连续生产，尽可能为企业减少损失以及降低事故发生率，关键变频器控制设备的安全稳定长周期运行显得尤为关键和重要。

技术实现要素：

为了解决变频器在电网发生低电压时造成的停机，本实用新型提供一种变频器防低电压穿越装置，提高了变频器防低电压穿越的能力。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种变频器防低电压穿越装置，包括电池柜、主控模块柜和馈出柜；

所述电池柜的内部设置有蓄电池和电池保护电路；

所述主控模块柜的内部设置有充电机模块UR、电压暂降保护装置VSP、电源转换模块BHQ、显示模块HMI、主监控模块GC-MASTER和信号采集模块；交流电源经过充电机模块UR与蓄电池连接，蓄电池经过电池保护电路为电压暂降保护装置VSP和电源转换模块BHQ供电，所述电源转换模块BHQ的输出电源作为变频柜内控制电源，所述电压暂降保护装置VSP的输出电压为变频器供电；所述主监控模块GC-MASTER分别与显示模块HMI和信号采集模块连接；

所述馈出柜的内部设置有执行保护电路，所述执行保护电路与电压暂降保护装置VSP的输出端连接。

进一步地，所述电池柜的内部设置有电池巡检仪，所述电池巡检仪的输入端与蓄电池连接，电池巡检仪的输出端与主监控模块GC-MASTER连接。

进一步地，所述电池保护电路包括第一熔断器FU1和第一断路器QF1，所述蓄电池的输出端依次经过第一熔断器FU1、第一断路器QF1为电压暂降保护装置VSP和电源转换模块BHQ。

进一步地，所述主控模块柜的内部设置有电能质量分析仪PQR，所述电能质量分析仪PQR与交流母线连接。

进一步地，所述信号采集模块用于检测交流输入电压和直流输出电流，并将检测的信号实时传输给主监控模块GC-MASTER，所述信号采集模块采用电压传感器和电流传感器。

进一步地，所述显示模块HMI采用触摸屏。

进一步地，所述电压暂降保护装置VSP包括升压斩波电路和隔离电路。

进一步地，所述升压斩波电路包括预充电回路、第一电感L1、第二电感L2、桥式IGBT模块、第一直流电容C1和第二直流电容C2，所述预充电回路包括第一继电器的常开触点KM1、第二继电器的常开触点KM2和电阻R1,所述第一继电器的常开触点KM1与第二继电器的常开触点KM2并联，所述电阻R1与第一继电器的常开触点KM1串联；蓄电池输出的直流电源依次经过预充电回路、并联连接的第一电感L1和第二电感L2、桥式IGBT模块与串联连接的第一直流电容C1和第二直流电容C2连接；所述隔离电路包括第一防反二极管D1和第二防反二极管D2，所述升压斩波电路的输出端经过第一防反二极管D1和第二防反二极管D2接变频器的直流母线。

进一步地，所述执行保护电路包括隔离二极管D0、第二断路器QF2和第二熔断器FU2，所述电压暂降保护装置VSP的输出端依次经过隔离二极管D0、第二断路器QF2和第二熔断器FU2为变频器供电。

进一步地，所述执行保护电路包括放电检测单元，所述放电检测单元采用霍尔电压元件HOE。

与现有技术相比，本实用新型的积极有益效果是：

1、当电网发生低电压时，电压暂降保护装置VSP投入使用，电压暂降保护装置VSP可以维持变频器持续运行时间不低于40S，当电网电压恢复时，电压暂降保护装置VSP自动退出工作状态，转为热备用，有效避免了变频器在电网发生低电压时造成的停机。

2、采用电能质量分析仪PQR用于检测记录电网中发生电压暂降、电压中断和电压谐波等电能质量问题，便于用户查询分析电源故障点。

附图说明

图1是本实用新型的一种变频器防低电压穿越装置的电路原理图；

图2是本实用新型的一种变频器防低电压穿越装置的柜体的连接示意图；

图3是本实用新型的一种变频器防低电压穿越装置的工作流程图；

图4是电压暂降保护装置VSP与变频器的连接示意图；

图5是压暂降保护装置VSP的电路原理图。

图中序号所代表的含义为：1.电池柜，2.主控模块柜，3.馈出柜，4.蓄电池，5.第一熔断器，6.第一断路器，7.充电机模块，8.电压暂降保护装置，9.电源转换模块，10.隔离二极管，11.第二断路器，12.第二熔断器，13.显示模块，14.主监控模块，15.信号采集模块，16.电池巡检仪，17.电能质量分析仪，18.第一电感，19.第二电感，20.桥式IGBT模块，21.第一直流电容，22.第二直流电容，23.第一继电器的常开触点，24.第二继电器的常开触点，25.电阻，26.第一防反二极管，27.第二防反二极管，28.执行保护电路。

具体实施方式

实施例一，如图2所示，一种变频器防低电压穿越装置，包括电池柜1、主控模块柜2和馈出柜3。

如图1所示，所述电池柜1的内部设置有蓄电池4、电池巡检仪16和电池保护电路。每组蓄电池4包含32节单节电池串联，单节电池电压等级为12V，额定容量为75AH，根据负荷大小确定配置几组蓄电池4；所述电池巡检仪16的输入端与蓄电池4连接，电池巡检仪16的输出端与主监控模块（GC-MASTER）14连接，电池巡检仪16用于监视电池组的运行情况，并将电池电压状况传送给主监控模块（GC-MASTER）14。所述电池保护电路包括第一熔断器（FU1）5和第一断路器(QF1)6。

所述主控模块柜的内部设置有充电机模块(UR)7、电能质量分析仪(PQR)17、电压暂降保护装置(VSP)8、电源转换模块(BHQ)9、显示模块(HMI)13、主监控模块(GC-MASTER)14和信号采集模块15。交流电源经过充电机模块(UR)7与蓄电池4连接，蓄电池4经过第一熔断器(FU1)5、第一断路器(QF1)6为电压暂降保护装置(VSP)8和电源转换模块(BHQ)9供电，所述电源转换模块(BHQ)9的输出电源作为变频柜内控制电源，所述电压暂降保护装置(VSP)8的输出电压通过馈出柜3为变频器供电。所述主监控模块(GC-MASTER)14分别与显示模块(HMI)13和信号采集模块15连接。

进一步地，所述充电机模块(UR)7用于将交流电压转换为直流电压；电源转换模块(BHQ)9用于将蓄电池4输出的直流电压转换为220V直流电压；所述显示模块(HMI)13主要用于显示交流输入电压、直流输出电压、运行指示、故障指示、晃电SOE记录、充电电压、单只电池电压等，其采用触摸屏；所述主监控模块(GC-MASTER)14用于监视整个变频器防低电压穿越装置，监测交流输入电压、直流输出电压、电池电压状况、充电机模块UR运行状况等；所述信号采集模块15用于检测交流输入电压和直流输出电流，并将检测的信号实时传输给主监控模块(GC-MASTER)14，所述信号采集模块15包括电压传感器、电流传感器以及电池巡检仪16。

如图4和图5所示，所述电压暂降保护装置(VSP)8包括升压斩波电路和隔离电路。所述升压斩波电路包括预充电回路、第一电感(L1)18、第二电感(L2)19、桥式IGBT模块20、第一直流电容(C1)21和第二直流电容(C2)22，所述预充电回路包括第一继电器的常开触点(KM1)23、第二继电器的常开触点(KM2)24和电阻(R1)25,所述第一继电器的常开触点(KM1)23与第二继电器的常开触点(KM2)24并联，所述电阻(R1)25与第一继电器的常开触点(KM1)23串联；蓄电池4输出的直流电源依次经过预充电回路、并联连接的第一电感(L1)18和第二电感(L2)19、桥式IGBT模块20与串联连接的第一直流电容(C1)21和第二直流电容(C2)22连接；所述隔离电路包括第一防反二极管(D1)26和第二防反二极管(D2)27，所述升压斩波电路的输出端经过第一防反二极管(D1)26和第二防反二极管(D2)27接变频器的直流母线。通过调整下桥臂IGBT的导通占空比，可将直流输入电压升为等级更高的直流电压，并储存于第一直流电容(C1)21和第二直流电容(C2)22上，预充电回路实现在初始上电时第一直流电容(C1)21和第二直流电容(C2)22的平稳充电，蓄电池4直流电源作为电压暂降保护装置(VSP)8的输入，输出端经内部第一防反二极管(D1)26和第二防反二极管（D2）27接变频器直流母线。电压暂降保护装置（VSP）8采用先进的技术、经济合理、安全适用、维护量少、可以有效的降低运行成本。当电网发生低电压时，电压暂降保护装置（VSP）8可以维持变频器持续运行时间不低于40S，当电网电压恢复时，电压暂降保护装置（VSP）8自动退出工作状态，转为热备用。

所述电能质量分析仪（PQR）17与交流母线连接，用于检测电网中发生电压暂降、电压中断和电压谐波等电能质量问题，可以帮助用户查找和定位电源故障点，预测防止三相和单相配电系统的问题，可以在线实时监测电能质量状况，利用屏幕上显示的趋势图和捕获的事件，和在后台记录的数据，能快速的诊断故障。

所述馈出柜3的内部设置有执行保护电路28，所述执行保护电路28包括隔离二极管（D0）10、第二断路器（QF2）11、第二熔断器（FU2）12和放电检测单元，所述电压暂降保护装置(VSP)8的输出端依次经过隔离二极管(D0)10、第二断路器(QF2)11和第二熔断器(FU2)12为变频器供电。所述放电检测单元采用霍尔电压元件HOE。其中，隔离二极管(D0)10利用单向导通的原理实现隔离，霍尔电压元件HOE实时检测电压大小，确保馈出电压的可靠性，将检测到的信号传输至主监控模块(GC-MASTER)14。

工作原理如下：

如图3所示，交流电源经过充电机模块(UR)7转换为直流电压为电池组BAT充电，电池组由电池巡航仪16对电池组的运行情况监视，而电池组经过电池保护电路为电压暂降保护装置(VSP)8和电源转换模块(BHQ)9供电，电压暂降保护装置(VSP)8经过升压、稳压后的电压通过馈出柜3为变频器供电，电源转换模块(BHQ)9将电池组输出的电压转换为220VDC作为变频柜内控制电源。

模拟测试方法如下：

在变频器正常工作时，切断三相交流输入电源，系统自动切换成蓄电池直流供电，保证变频器及电机不间断运行在规定的时间内，其中变频器频率以及电机转速无变化。然后送上三相交流电源，变频器及电机继续运行于交流电源工作状态。

交流输入电压正常时，变频器的输入电压、输出电压、直流母线电压和控制电源电压均正常，变频器正常运转，电压暂降保护装置(VSP)8不投入运行，处于热备用状态；在电网电压发现低电压穿越时，变频器的输入电压出现电压异常，引起变频器出现欠电压的情况，一般欠电压阈值VDC-min直流430V（不同型号的变频器欠电压阈值不一样），此时电压暂降保护装置(VSP)8自动投入运行确保输出电压、直流母线电压和控制电源电压保持正常，保证变频器的工作正常。在输入交流电压恢复到正常电压时，变频器的输入电压恢复正常时，电压暂降保护装置(VSP)8自动退出运行，变频器切换为正常交流供电，变频器与设备都正常运转，电压暂降保护装置(VSP)8单次可维持40秒以上。

需要注意的是，电压暂降保护装置(VSP)8与变频器之间有十分可靠的隔离保护设计，当一台变频器出现故障，不会影响其它变频器正常运行；在检测维修时，每条回路直流支撑系统均可单独与母线分离，以便于维修；电压暂降保护装置(VSP)8上备有保护变频器母线电压晃电、失电、充电压实时记录，可在事后查询穿越记录；电压暂降保护装置(VSP)8支撑期间提供给变频器的直流电压恒定，保证变频器频率、电机转速无变化；电能质量分析仪（PQR）17可记录每次电压暂降时间，并可生成波形图，为分析电网故障提供证据。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。