CN102420564B - 高压变频器智能旁路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压变频器智能旁路系统，包括高压固态软起动器、刀闸一、刀闸二、接触器一、接触器二、接触器三和三相电阻，刀闸一、接触器一、高压固态软起动器、三相电阻和刀闸二依次串联，刀闸一一端连接接触器一，另一端连接高压变频器输入端，刀闸二一端连接三相电阻的一端，另一端连接高压变频器输出端，接触器二一端连接高压变频器输入端，另一端连接高压变频器输出端，接触器三并接在三相电阻两端。旁路处理时，闭合接触器一，闭合接触器三，起动高压固态软起动器并重起电机，闭合接触器二，断开接触器一和接触器三。本发明能使电机稳定、可靠和无扰动地切换到工频电压运行，可有效地解决旁路处理时冲击电流过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种高压变频器智能旁路系统。
背景技术
高压变频调速系统以其优越的调速性能和节能效果，在电机节能改造中获得了广泛应用。高压变频器通常包括变频和工频两条回路。在正常情况下，电网电压通过变频回路，根据系统V/F曲线和用户给定的频率值进行变换，然后加到电机定子侧，对电机进行调速控制；在变频器出现故障的情况下，系统采用手动旁路或自动旁路技术，切换到工频旁路运行。
当高压变频器出现故障时，无论采用手动旁路控制还是自动旁路控制，都会导致较大的再起动冲击电流，原因如下：第一，如果等电机转速较低甚至完全停止时再切换到工频旁路运行，其效果相当于直接起动电机，产生的冲击电流可达额定电流的4至8倍，最大甚至可达额定电流的15倍；第二，如果高压变频器退出运行后立即切换到旁路运行，电机转子侧的剩磁和转子惯性，会导致电机定子绕组产生一个残压u'1，如果旁路时刻恰好是电源线电压波峰(+U1)，而电机定子残压又恰好是波谷(-U'1)的话，那在电机定子两端的电压将是(U1+U'1)，这样也会在定子绕组产生一个较大的尖峰电流。
过大的冲击电流会产生以下的负面影响：第一，使电机的定子绕组发热，引起电机损伤；第二，对供电电网造成污染，造成母线电压跌落，影响其它设备的正常运转，甚至电机本身没法再起动；第三，可能会导致系统保护设备动作，影响整个母线的供电可靠性。目前，针对这个问题，还没有太好的解决方法。
发明内容
本发明公开的高压变频器智能旁路系统，能有效解决旁路冲击电流的问题，当高压变频器故障时，实现电机平稳可靠地旁路到工频回路运行。
一种高压变频器智能旁路系统，包括高压固态软起动器、刀闸一、刀闸二、接触器一、接触器二、接触器三和三相电阻，所述刀闸一、所述接触器一、所述高压固态软起动器、所述三相电阻和所述刀闸二依次串联，所述刀闸一的一端连接所述接触器一，所述刀闸一的另一端连接高压变频器的输入端，所述刀闸二的一端连接所述三相电阻的一端，所述刀闸二的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器二的一端连接高压变频器的输入端，所述接触器二的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器三并接在所述三相电阻两端，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一，电机残压与电网电压同步后，闭合所述接触器三，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器重新起动电机后，闭合所述接触器二，断开所述接触器一和所述接触器三。
优选的，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一，采用固定触发角触发高压固态软起动器的阀组，使电机残压与电网电压同步。
优选的，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，电机残压与电网电压同步后，所述高压变频器智能旁路系统闭合所述接触器三，短路掉所述三相电阻，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器按照电压斜坡控制方法重新起动电机。
优选的，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，电机残压与电网电压同步后，所述高压变频器智能旁路系统闭合所述接触器三，短路掉所述三相电阻，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器按照限流起动控制方法重新起动电机。
与现有技术相比，本发明所提供的高压变频器智能旁路系统，在高压变频器出现故障时，通过使电机残压与电网电压同步克服了电机残压产生过大冲击电流的问题，从而可以稳定和安全地重新起动电机。采用本发明所提供的高压变频器智能旁路系统，可有效避免电机残压与电网电压叠加产生过大冲击电流所带来的影响。
所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一，优选的，采用固定触发角触发高压固态软起动器的阀组，使电机残压与电网电压同步后，闭合所述接触器三，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器重新起动电机后，闭合所述接触器二，断开所述接触器一和所述接触器三。本发明所提供的高压变频器智能旁路系统采用上述控制方法进行旁路处理时，可将电机的运行电压稳定、可靠和无扰动地切换到工频电压，从而完成旁路处理。
附图说明
图1是具有本发明高压变频器智能旁路系统的高压变频调速系统的结构示意图；
图2是本发明高压变频器智能旁路系统控制方法的示意流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明所提出的高压变频器智能旁路系统的技术方案，进行清楚和完整的描述。
高压变频器因故障退出运行后，电机转子绕组铁芯会有一定的剩磁。该剩磁随着转子旋转，切割定子绕组，会在定子侧产生一个电机残压u'1，并且u'1的幅值和转子剩磁及转子转速有关，u'1的频率和转子转速有关，u'1的相位和断电时刻及转子转速有关。电机残压是一个频率不断减小、幅值不断下降的电压。由于高压变频器退出运行后，转子转速会下降，而且磁通只有剩磁，因此电机残压必然小于高压变频器出现故障时刻输出的电压。本发明所提出的高压变频器智能旁路系统就是通过对电机残压进行处理，避免其与电网电压叠加而产生过大的冲击电流。
请参阅图1，具有本发明高压变频器智能旁路系统的高压变频调速系统的结构示意图。
整个变频调速系统包括高压变频器、PLC控制器和高压变频器智能旁路系统。高压变频器智能旁路系统，包括高压固态软起动器、刀闸一K1、刀闸二K2、接触器一J1、接触器二J2、接触器三J3和三相电阻R，所述刀闸一K1、所述接触器一J1、所述高压固态软起动器、所述三相电阻R和所述刀闸二K2依次串联，所述刀闸一K1的一端连接所述接触器一J1，所述刀闸一K1的另一端连接高压变频器的输入端，所述刀闸二K2的一端连接所述三相电阻R的一端，所述刀闸二K2的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器二J2的一端连接高压变频器的输入端，所述接触器二J2的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器三J3并接在所述三相电阻R两端，用于对所述三相电阻R的短接控制，所述三相电阻R，分别对应a、b、c三相。
所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一J1，电机残压与电网电压同步后，闭合所述接触器三J3，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器重新起动电机后，闭合所述接触器二J2，断开所述接触器一J1和所述接触器三J3。
与现有技术相比，图1中所示的高压变频器智能旁路系统，在高压变频器出现故障时，通过使电机残压与电网电压同步克服了电机残压产生过大冲击电流的问题，从而可以稳定和安全地重新起动电机。等电机转速达到与工频相匹配时，将电机的运行电压稳定、可靠和无扰动地切换到工频电压，从而完成旁路处理。采用图1所示的高压变频器智能旁路系统，可有效避免电机残压与电网电压叠加产生过大冲击电流带来的影响。
除高压变频器智能旁路系统，整个变频调速系统还包括高压变频器和PLC控制器。PLC控制器根据用户的指令、高压变频器的状态和智能旁路系统的状态，来控制高压变频器和智能旁路系统的运行、停机和切换。
当高压变频器出现故障时，采用如图2所示的控制方法进行控制：
当高压变频器向PLC控制器发送故障信号时，PLC控制器控制高压变频器停机，并分开其输入接触器J4和输出接触器J5。
高压变频器停机后，闭合接触器一J1，采用固定触发角，如α＝120°，触发高压固态软起动器的阀组，电网电压通过刀闸一K1、接触器一J1、高压固态软起动器、三相电阻R和刀闸二K2加到电机定子侧，持续一定时间，优选的，如持续10ms时间，使电机残压和电网电压强制同步。
电机残压和电网电压同步之后，闭合接触器三J3，短路掉三相电阻R，起动高压固态软起动器，按设定的控制方法，如电压斜坡控制或者限流起动控制的方法，重新起动电机。
重新起动电机之后，闭合接触器二J2，断开接触器一J1和接触器三J3，将电机的运行电压切换到工频电压，完成旁路处理。
图1所示的具有本发明高压变频器智能旁路系统的高压变频调速系统，当高压变频器故障时，采用限流电阻限流使电机残压与电网电压同步，利用高压固态软起动器重起电机，进而将电机稳定、可靠和无扰动地切换到工频电压运行，可有效避免电机残压与电网电压叠加产生过大冲击电流的影响。
上述实施例涉及的本发明高压变频器智能旁路系统，除包括上述提及的器件之外，还包括本领域技术人员所公知的其他器件。实施例中只对涉及本发明的发明思想的器件进行描述，对其它公知器件不加赘述。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高压变频器智能旁路系统，包括高压固态软起动器、刀闸一、刀闸二、接触器一、接触器二、接触器三和三相电阻，其特征在于，所述刀闸一、所述接触器一、所述高压固态软起动器、所述三相电阻和所述刀闸二依次串联，所述刀闸一的一端连接所述接触器一，所述刀闸一的另一端连接高压变频器的输入端，所述刀闸二的一端连接所述三相电阻的一端，所述刀闸二的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器二的一端连接高压变频器的输入端，所述接触器二的另一端连接高压变频器的输出端，所述接触器三并接在所述三相电阻两端，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一，电机残压与电网电压同步后，闭合所述接触器三，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器重新起动电机后，闭合所述接触器二，断开所述接触器一和所述接触器三。
2.如权利要求1所述的高压变频器智能旁路系统，其特征在于，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，闭合所述接触器一，采用固定触发角触发高压固态软起动器的阀组，使电机残压与电网电压同步。
3.如权利要求1所述的高压变频器智能旁路系统，其特征在于，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，电机残压与电网电压同步后，所述高压变频器智能旁路系统闭合所述接触器三，短路掉所述三相电阻，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器按照电压斜坡控制方法重新起动电机。
4.如权利要求1所述的高压变频器智能旁路系统，其特征在于，所述高压变频器智能旁路系统进行旁路处理时，电机残压与电网电压同步后，所述高压变频器智能旁路系统闭合所述接触器三，短路掉所述三相电阻，起动所述高压固态软起动器，所述高压固态软起动器按照限流起动控制方法重新起动电机。
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