高压变频器控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及高压变频器控制系统，尤其涉及高压变频器出现故障时系统的连续运行。


背景技术：

[0002]
高压变频器广泛用于大功率电机的驱动。工程中，常用的驱动方式为一台高压变频器驱动一台电机(一拖一)或一台高压变频器驱动多台电机(一拖多)。
[0003]
图1为一台高压变频器驱动一台电机的系统原理图，切换柜310中设置有隔离开关s1、s2，真空接触器k1、k2、k3,断路器f闭合，隔离开关s1、s2，真空接触器k2闭合时，高压变频器300驱动电机m；高压变频器300 故障时，切换真空接触器k2的同时，闭合真空接触器k3，工频的高压电源 g直接驱动电机m，实现变频驱动和工频驱动的切换。
[0004]
图2为一台高压变频器驱动两台电机的系统原理图。切换柜120中设置有隔离开关s11、s12，真空接触器k11、k22。断路器f13闭合，隔离开关 s11、真空接触器k11闭合时，高压变频器300驱动电机第1电机m1；高压变频器300故障时，切换隔离开关s11、真空接触器k11，停止高压变频器 300，此时，闭合真空接触器f11，由工频的高压电源g直接驱动电机第1电机m1，实现变频驱动和工频驱动的切换。第2电机m2也同样，可在变频驱动和工频驱动之间的切换。
[0005]
以上系统，高压变频器300故障时，都可以通过隔离开关、真空接触器的切换，保证电机的连续运行。但工频运行时，由于失去了对电机m的调节作用，如果负载是风机只能通过风门挡板调节风量，如果负载是水泵则需要通过调节进(出)口阀门来调节流量。由于工频运行失去了按照负载的大小调节电机运行的能力，会造成电能浪费。另外，通过风门或阀门调节，不仅调节精度低，线性度差，动态响应慢，频繁的调节，还容易造成风门及阀门的磨损，影响系统的可靠性。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种高压变频器控制系统，在高压变频器出现故障时能保证系统连续运行，提高节能效果。
[0007]
本实用新型的第1技术方案为高压变频器控制系统，其特征在于包括，第1变频器1、第2变频器2、第1电机m1、第2电机m2，
[0008]
所述第1变频器1的电源端通过串联的真空接触器km1、隔离开关qs1 与高压电源直接或间接连接，所述第1变频器1的输出端通过串联的真空接触器km2、隔离开关qs2与所述第1电机m1连接，
[0009]
所述第2变频器2的电源端通过串联的真空接触器km4、隔离开关qs4 与高压电源直接或间接连接，所述第2变频器2的输出端通过串联的真空接触器km5、隔离开关qs5与所述第2电机m2连接，
[0010]
所述第1变频器1的输出端通过真空接触器km7、隔离开关qs7与所述第2电机m2连
接，
[0011]
所述第2变频器2的输出端通过真空接触器km8、隔离开关qs8与所述第1电机m1连接，
[0012]
通过所述隔离开关qs1、隔离开关qs2、隔离开关qs3、隔离开关qs4、隔离开关qs5、隔离开关qs6、隔离开关qs7、隔离开关qs8，真空接触器 km1、真空接触器km2、真空接触器km3、真空接触器km4、真空接触器 km5、真空接触器km6、真空接触器km7、真空接触器km8的切换，使所述第1变频器1、所述第2变频器2与所述第1电机m1、所述第2电机m2 之间能互相切换。
[0013]
第二技术技术方案基于第一技术方案，还包括，真空接触器km3，真空接触器km6，
[0014]
所述真空接触器km3连接在第1电机m1与高压电源之间，所述真空接触器km6连接在第2电机m2与高压电源之间。
[0015]
第三技术技术方案基于第二技术方案，还包括，断路器qf1，断路器qf2，所述高压电源通过所述断路器qf1与所述隔离开关qs1、真空接触器km3 连接；所述高压电源通过所述断路器qf2与所述隔离开关qs4、真空接触器 km6连接。
[0016]
第四技术技术方案基于第三技术方案，所述第1高压变频器1为级式高压变频器，包括移向变压器10、逆变系统11，所述逆变系统11的每一相由多组功率单元串联组成。
[0017]
第五技术技术方案基于第四技术方案，其特征在于，所述第1高压变频器1为级联式高压变频器，包括移向变压器10、逆变系统11，所述逆变系统 11的每一相由9组功率单元串联组成，所述移向变压器10的次级绕组有9 套，次级绕组的输出电压为650v，每一相的线电压为650v,线电压为10kv。
[0018]
第六技术技术方案基于第一至五中任一技术方案，所述真空接触器km2 和km3带有机械和电气互锁，可以同时分闸或只能有一个处于合闸状态，保障所述第1电机m1的驱动状态只有工频的所述高压电源或第1变频器1一种存在，
[0019]
所述真空接触器km2与km7带有电气互锁，可以同时处于分闸状态，只能有一个处于合闸状态，保障第1电机m1的驱动状态只有所述第1变频器1或第2变频器2一种存在，避免了两个变频器同时驱动第1电机m1，造成两台变频器反送电，
[0020]
所述真空接触器km5和km6带有机械和电气互锁，可以同时分闸或只能有一个处于合闸状态，保障所述第2电机m2的驱动状态只有工频的所述高压电源或第2变频器2一种存在，避免变频器反送电，
[0021]
所述真空接触器km5与km8带有电气互锁，可以同时处于分闸状态，只能有一个处于合闸状态，保障所述第2电机m2的驱动状态只有第2变频器2或第1变频器1一种存在，避免两个变频器同时驱动第1电机m1，造成两台变频器之间的反送电。
[0022]
第七技术技术方案基于第六技术方案，所述第1电机m1、第2电机m2 分别为同步电机。
[0023]
有益效果：
[0024]
电机的运行状态有了冗余设计，为电机提供了多种运行方式，避免了设备的停运，确保电机运行的连续性和高可靠性，同时也满足生产的需要和节能降耗的要求，具有较高的推广价值。
附图说明
[0025]
图1为一台高压变频器驱动一台电机的系统原理图；
[0026]
图2为一台高压变频器驱动两台电机的系统原理图；
[0027]
图3为与本实用新型相关的高压变频器控制系统说明图；
[0028]
图4为高压变频器的单元串联多电平拓扑结构示意图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本实用新型的技术效果和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。
[0030]
图3为与本实用新型相关的高压变频器控制系统说明图。如图3所示，高压变频器控制系统，由第1变频器1、第2变频器2、第1电机m1、第2 电机m2，切换柜100、切换柜200、切换柜300组成。第1电机m1、第2 电机m2为同步电机。
[0031]
切换柜100用于切换第1电机m1的驱动状态。切换柜200用于切换第2 电机m2的驱动状态。
[0032]
切换柜300用于切换第1变频器1和第2变频器2，使第1变频器1和第2变频器2能交互驱动第1电机m1、第2电机m2。
[0033]
切换柜100与高压电源g之间设置有断路器qf1，切换柜200与高压电源g之间设置有断路器qf2。
[0034]
切换柜100中具有真空接触器km1、真空接触器km2，隔离开关qs1、隔离开关qs2。真空接触器km1、隔离开关qs1、断路器qf1串联，连接在高压电源g与第1变频器1的电源端之间。真空接触器km2、隔离开关qs2 串联，连接在第1变频器1的输出端与第1电机m1之间。
[0035]
切换柜200中具有真空接触器km4、真空接触器km5，隔离开关qs4、隔离开关qs4。真空接触器km4、隔离开关qs4、断路器qf2串联，连接在高压电源g与第2变频器2的电源端之间。真空接触器km5、隔离开关qs5 串联，连接在第2变频器2的输出端与第2电机m2之间。
[0036]
切换柜300中具有真空接触器km7、真空接触器km8，隔离开关qs7、隔离开关qs8。
[0037]
真空接触器km7、隔离开关qs7串联，连接在第1变频器1的输出端与第2电机m2之间。
[0038]
真空接触器km8、隔离开关qs8串联，连接在第2变频器2的输出端与第1电机m1之间。
[0039]
各个隔离开关qs用于第1电机m1、第2电机m2，第1变频器1、第2 变频器2检修时，通过手柄操作将电机或变频器从电网中隔离出来，以保证对电机或变频器进行检修时的安全。
[0040]
各个真空接触器km用于
[0041]
真空接触器km1闭合时，隔离开关qs1操作手柄被锁死，不能操作；
[0042]
真空接触器km2闭合时，隔离开关qs2操作手柄被锁死，不能操作；
[0043]
真空接触器km4闭合时，隔离开关qs4操作手柄被锁死，不能操作；
[0044]
真空接触器km5闭合时，隔离开关qs5操作手柄被锁死，不能操作；
[0045]
真空接触器km7闭合时，隔离开关qs7操作手柄被锁死，不能操作；
[0046]
真空接触器km8闭合时，隔离开关qs8操作手柄被锁死，不能操作。
[0047]
以此保障各个切换柜“五防”中的隔离开关的带负荷操作的安全防护。
[0048]
带有机械和电气互锁的两个真空接触器用于保障电机只能有工频或变频一种运行状态存在，避免变频器反送电；带有电气互锁的两个真空接触器可以同时分闸或只能有一个处于合闸状态，避免了两个变频器同时驱动一台电机，造成两台变频器反送电。具体实现过程为。
[0049]
其中，真空接触器km2和真空接触器km3带有机械和电气互锁，可以同时分闸或只能有一个处于合闸状态，保障了第1电机m1的驱动状态只有工频的所述高压电源g或第1变频器1一种存在，避免了变频器反送电，为变频器的安全提供了保障。
[0050]
其中，真空接触器km2与真空接触器km7带有电气互锁，可以同时处于分闸状态，只能有一个处于合闸状态，保障了第1电机m1的驱动状态只有第1变频器1或第2变频器2一种存在，避免了两个变频器同时驱动第1 电机m1，造成两台变频器反送电。
[0051]
其中，真空接触器km5和真空接触器km6带有机械和电气互锁，可以同时分闸或只能有一个处于合闸状态，保障了第2电机m2的驱动状态只有工频的高压电源g或第2变频器2一种存在，避免了变频器反送电，为变频器的安全提供了保障。
[0052]
其中，真空接触器km5与真空接触器km8带有电气互锁，可以同时处于分闸状态，只能有一个处于合闸状态，保障了第2电机m2的驱动状态只有第2变频器2或第1变频器1一种存在，避免了两个变频器同时驱动第1 电机m1，造成两台变频器反送电。
[0053]
通过对各隔离开关qs和真空接触器km的控制，可为电机提供三种运行方式，当变频器故障时实现变频驱动方式的无扰切换。具体实现过程为：
[0054]
电机运行方式1
[0055]
第1变频器m1驱动第1电机m1运行：此时隔离开关qs1、隔离开关qs2、真空接触器km1、真空接触器km2闭合，同时真空接触器km3、真空接触器km7分闸、高压电源g通过上级断路器qf1为第1变频器1驱动第1电机供电；
[0056]
第2变频器2驱动第2电机m2运行：此时隔离开关qs4、隔离开关qs5、真空接触器km4、真空接触器km5闭合，同时真空接触器km6、真空接触器km8分闸、由上级断路器qf2为第2变频器驱动第2电机m2供电。
[0057]
电机运行方式2
[0058]
两台电机工频定速运行：此时真空接触器km3闭合，真空接触器km1、真空接触器km2、真空接触器km7分闸，由上级断路器qf1直接启动驱动第1电机m1定速运行；真空接触器km6闭合，真空接触器km4、真空接触器km5、真空接触器km8分闸，由上级断路器qf2直接驱动第2电机 m2定速运行。
[0059]
电机运行方式3
[0060]
两台电机由变频器交互驱动运行：此时隔离开关qs1、真空接触器km1、隔离开关qs7、真空接触器km7闭合，同时真空接触器km2、真空接触器km5、真空接触器km6分闸，由上级断路器qf1为第1变频器1驱动第2 电机m2供电；隔离开关qs4、真空接触器km4、隔离开关qs8、真空接触器km8闭合，同时真空接触器km2、真空接触器km3、真空接触器km5 分闸，由上级断路器qf2为第2变频器2驱动第1电机1供电。
[0061]
变频器故障时联跳真空接触器。以第1变频器1驱动第1电机m1为例，当第1变频器1故障时，跳闸真空接触器km1、真空接触器km2；当第1 变频器1驱动第2电机m2时，当第1变频
器1故障时，跳闸真空接触器km1、真空接触器km7；第2变频器同理。
[0062]
切换柜与上级开关柜有联锁关系，即当切换柜开柜门时，跳上级高压开关柜，防止有人进入触电，保障了开关柜“五防”中的防止误入带电间隔。
[0063]
由上可知本实用新型的高压变频器控制系统，实现了两台变频器任意驱动两台电机，两台电机还带有工频回路，当一台变频器故障时，另一台变频器可实现该台电机的驱动，根据情况也可以将该台电机切换到工频运行。具有系统冗余设计，动态响应快等优点，既保障了生产的连续性又能满足节能降耗的要求。
[0064]
以下对第1变频器1、第2变频器2进行说明。
[0065]
图4为高压变频器的单元串联多电平拓扑结构示意图。本实施新型中，第1变频器1、第2变频器2为高压变频器，采用单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率单元串并联而成，从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出。变频器输入电压10kv,输出电压10kv,移相变压器10的二次绕组每相套数为9套，变压器二次绕组输出650v,每相的功率单元为9台，9台功率单元串联后电压叠加为650*9＝5850v，线电压为5850*1.732＝10kv。
[0066]
由此实现对电机0-50hz的完美无谐波控制，即实现了电机的软启动功能，又可以按需求随时调节输出频率。为同步电机增加了一种新的运行方式。避免了设备的停运，确保电机运行的连续性和高可靠性。
[0067]
因此，第1电机m1、第2电机m2有变频和工频两种运行方式，工频运行时采用原有控制方式；变频运时，由变频器对电机进行0-50hz自由调节，按具体要求控制电机从而控制负载的输出量。当一台变频器故障时，可用另外一台变频器拖动该电机，确保生产的连续性。
[0068]
应该注意的是，上述实施例只是本实用新型技术方案的具体实施方式，本领域技术人员可以根据技术方案的构思设计出其他不同的实施例。这些均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。