CN103457451A - 一种高压变频器低压上电控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压变频器低压上电控制电路，其包括有变频器主控单元以及位于低压上电主回路之上且由三相输入端P1至移相变压器方向依次连接的断路器QF、预上电电路和缓冲电路，所述预上电电路用于当断路器QF合闸后接通低压上电主回路以及用于执行变频器主控单元的控制指令而切断低压上电主回路，该缓冲电路用于执行变频器主控单元的控制指令而将缓冲电阻串接于低压上电主回路或者将缓冲电阻短接，该缓冲电路还用于将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元。通过该控制电路可提高变频器高压上电调试的成功率，并能消除因跳闸等情况所带来的安全隐患，此外，该变频器调试周期短，从而更好地降低了企业的人力成本。

Description

一种高压变频器低压上电控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及变频器上电控制电路，尤其涉及一种高压变频器低压上电控制电路及其控制方法。

背景技术

由于高压变频器的工作环境复杂，通常高压变频器所要求的电压等级为6KV或者10KV，而类似6KV或者10KV这样高等级的电压，依规定必须按照高压电操作规范和程序操作，若在变频器应用现场申请上高压电，需要客户技术人员逐级申请并要开具高压电操作手续，同时，根据现场使用情况，必须在规定时间才能允许进行高压上下电操作，上电后变频器直接接入6KV或者10KV高压电，这对操作人员带来了很大的心理压力。变频器在上高压电调试期间，由于机器可能出现严重的故障，引起客户电源跳闸，在部分特殊的应用场合，会给客户带来比较严重的损失，如钢铁厂，水泥厂等。结合以上，目前市场上常见的高压变频器上电控制过程存在如下几个问题：

a、变频器高压上电调试的成功率较低，高压上电申请程序繁琐并且对上电时间要求严格，从而影响高压变频器的调试工作；

b、若变频器调试中出现较重的故障未能及时保护，可能引起用户工厂的电源跳闸或者电起火，隐患大；

c、变频器技术人员调试周期长，每次上电需要开具高压操作票，增加了用户的人力成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种高压变频器低压上电控制电路及其控制方法，通过该控制电路及控制方法可提高变频器高压上电调试的成功率，并且能够消除因跳闸等情况所带来的安全隐患，此外，调试变频器时无需具备高压操作票，并且调试周期短，从而更好地降低了企业的人力成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种高压变频器低压上电控制电路，其包括有变频器主控单元以及位于低压上电主回路之上且由三相输入端P1至移相变压器方向依次连接的断路器QF、预上电电路和缓冲电路，预上电电路用于当断路器QF合闸后接通低压上电主回路以及用于执行变频器主控单元的控制指令而切断低压上电主回路，缓冲电路包括有分别设于低压上电主回路三条相线上的三个缓冲电阻，该缓冲电路用于执行变频器主控单元的控制指令而将缓冲电阻串接于低压上电主回路或者将缓冲电阻短接，该缓冲电路还用于将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元。

优选地，预上电电路包括有交流接触器KM1、交流接触器KM2和交流接触器KM4，交流接触器KM1的线圈连接于断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间，断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间连接有依次串联的交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈，交流接触器KM4的线圈连接于变频器主控单元，断路器QF输出端通过交流接触器KM2的三组常开触点而连接至缓冲电路。

优选地，交流接触器KM1的第二常开触点与指示灯HL串联后再与该交流接触器KM1的线圈并联。

优选地，缓冲电路还包括有交流接触器KM3，交流接触器KM3的三个常开触点分别并联于三个缓冲电阻，变频器主控单元发出控制信号以驱动交流接触器KM3的线圈上电或者掉电，交流接触器KM3的第四常开触点将其闭合状态信号传输至变频器主控单元，交流接触器KM3的三个常开触点分别串联有三个熔断器。

优选地，还包括有继电器KM5，继电器KM5的线圈连接于变频器主控单元，该继电器KM5的三组常开触点连接于移相变压器的高压输入端，继电器KM5的常闭触点与交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联，变频器主控单元发出控制信号驱动继电器KM5的线圈上电或者掉电。

优选地，继电器KM5的线圈与交流接触器KM1的常闭触点串联后连接于变频器主控单元。

一种基于上述高压变频器低压上电控制电路的控制方法，该方法包括如下步骤：步骤S10，断路器QF合闸以令预上电电路上电，接通低压上电主回路；步骤S11，三相输入端P1输入的三相交流电压依次通过断路器QF和三个缓冲电阻对移相变压器预充电；步骤S12，变频器主控单元检测变频器母线的电压，并判断该电压在预设时间内是否达到预设电压值，若否则执行步骤S13，若是则执行步骤S14；步骤S13，变频器主控单元报缓冲超时故障，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路；步骤S14，变频器主控单元发送控制指令至缓冲电路并且将三个缓冲电阻短接；步骤S15，缓冲电路将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元，变频器主控单元根据该反馈信号判断三个缓冲电阻是否正确短接，若否则执行步骤S16，若是则执行步骤S17；步骤S16，变频器主控单元报缓冲电阻未正确短接的故障信号，并且发送控制指令至预上电电路以令该预上电电路切断低压上电主回路；步骤S17，变频器低压上电控制结束，进入待机或者调试状态。

优选地，步骤S10中，断路器QF合闸后，交流接触器KM1的线圈上电以令其第一常开触点闭合，之后交流接触器KM2的线圈上电以令其三组常闭触点闭合，并且将断路器QF输出端的三路相线连接至缓冲电路；

优选地，步骤S12至步骤S14中，变频器主控单元判断其检测的母线的电压在预设时间内是否达到额定电压的85％以上，若是则发送控制指令至交流接触器KM3以令其三组常开触点闭合并且将缓冲电阻短接，若否则令交流接触器KM3的三组常开触点持续处于断开状态，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路。

优选地，步骤S15中，若交流接触器KM3的线圈上电并且变频器主控单元接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻已正确短接，执行步骤S17；若交流接触器KM3的线圈上电而变频器主控单元未接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻未正确短接，执行步骤S16。

本发明公开的高压变频器低压上电控制电路及其控制方法中，断路器QF合闸后，预上电电路将低压上电主回路接通，使得外部380V交流电压依次通过断路器QF、预上电电路和三个缓冲电阻而传输至移相变压器的低压输入端，移相变压器开始充电，在预设时间内，变频器主控单元检测变频器母线的电压否达到额定电压的85％以上，若否，则发出故障报警，若是，则发送控制指令至缓冲电路，以令缓冲电路将三个缓冲电阻分别短接，使移相变压器得到满负荷电压，之后在变频器主控单元的控制作用下，断开低压上电主回路，再将外部6KV或者10KV高压电引至移相变压器的高压输入端，开始变频器高压调试工作。结合以上几点得知，本发明的有益效果在于：通过预上电电路和缓冲电路所形成的缓冲上电方式，提高了变频器高压上电调试的成功率，避免了因繁琐的高压电上电申请程序以及上电时间的严格要求而影响变频器调试工作，同时，当变频器在低压上电过程出现故障时能够及时切断低压上电主回路，从而消除因跳闸等情况所带来的安全隐患，此外，调试高压变频器时，无需具备高压操作票，并且操作人员无需多次进行现场调试，从而更好地降低了用户的人力成本。

附图说明

图1为本发明一种高压变频器低压上电控制电路的电路原理图。

图2为本发明一种高压变频器低压上电控制方法的流程图。

图3为本发明一种高压变频器低压上电控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开一种高压变频器低压上电控制电路，如图1所示，其包括有变频器主控单元4以及位于低压上电主回路之上且由三相输入端P1至移相变压器3方向依次连接的断路器QF、预上电电路1和缓冲电路2，预上电电路1用于当断路器QF合闸后接通低压上电主回路以及用于执行变频器主控单元4的控制指令而切断低压上电主回路，缓冲电路2包括有分别设于低压上电主回路三条相线上的三个缓冲电阻(R1，R2，R3)，该缓冲电路2用于执行变频器主控单元4的控制指令而将缓冲电阻串接于低压上电主回路或者将缓冲电阻短接，该缓冲电路2还用于将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元4。

上述控制电路中，三相输入端P1用于引入外部380V交流电压，该移相变压器3的高压输入端用于引入外部6KV或者10KV高压电。在启动低压上电之前需要高频变压器处于空载状态，断路器QF合闸后，预上电电路1将低压上电主回路接通，使得外部380V交流电压依次通过断路器QF、预上电电路1和三个缓冲电阻而传输至移相变压器3的低压输入端，移相变压器3开始充电，在预设时间内，变频器主控单元4检测变频器母线的电压否达到额定电压的85％以上，若否，则发出故障报警，若是，则发送控制指令至缓冲电路2，以令缓冲电路2将三个缓冲电阻分别短接，之后移相变压器4通过预上电电路1和缓冲电路2而实现了二次缓冲上电，此时即可通过移相变压器4低压输入以实现调试高压变频器。其相比现有的直接加载高压电的上电方式而言，提高了高频变压器的调试成功率，并且操作人员无需多次调试，降低了企业的人力成本。此外，当变频器在低压上电过程出现故障时，变频器主控单元4能控制预上电电路1以令低压上电主回路断开，从而避免了因故障导致高压上电过程中发生重大事故，大大降低了安全隐患。

在上述高压变频器低压上电控制电路的具体电路结构中，预上电电路1包括有交流接触器KM1、交流接触器KM2和交流接触器KM4，交流接触器KM1的线圈连接于断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间，断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间连接有依次串联的交流接触器KM1的第一常开触点(3，4)、交流接触器KM4的常闭触点(1，2)和交流接触器KM2的线圈。例如，交流接触器KM1的线圈连接于断路器QF输出端的U相与V相之间或者U相与零线之间，类似地，交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈连接于断路器QF输出端的W相与U相之间或者W相与零线之间。交流接触器KM4的线圈连接于变频器主控单元4，断路器QF输出端通过交流接触器KM2的三组常开触点而连接至缓冲电路2。其中，交流接触器KM1的第二常开触点(1，2)与指示灯HL串联后再与该交流接触器KM1的线圈并联，该指示灯HL用于提示低压上电主回路的上电状态。

关于缓冲电路2，该缓冲电路2还包括有交流接触器KM3，交流接触器KM3的三个常开触点分别并联于三个缓冲电阻，变频器主控单元4发出控制信号以驱动交流接触器KM3的线圈上电或者掉电，交流接触器KM3的第四常开触点(1，2)将其闭合状态信号传输至变频器主控单元4。交流接触器KM3的三个常开触点分别串联有三个熔断器(FU1，FU2，FU3)。

上述高压变频器低压上电控制电路的工作原理为：手动断路器QF上电，交流接触器KM1的线圈得电，其第二常开触点闭合，指示灯HL点亮，说明低压上电主回路处于工作状态，同时，交流接触器KM1的第一常开触点闭合，交流接触器KM2的线圈得电且其三组常开触头闭合，380V交流电压依次通过断路器QF、交流接触器KM2的三组常开触头和缓冲电阻传输至移相变压器3，实现变频器预充电，当变频器主控单元4检测到变频器的母线电压达到一定条件后，该变频器主控单元4发出控制信号以令交流接触器KM3的线圈得电，该交流接触器KM3的常开触点闭合，从而将三个缓冲电阻分别短接，由于开始上电时瞬时电流比较大，所以，短接缓冲电阻后需要将三个熔断器接入主回路，实现了高压变频器的低压上电过程，同时交流接触器KM3的第四常开触点(1，2)闭合，将缓冲电阻已短接的状态信号反馈回变频器主控单元4，变频器主控单元4检测到该状态，变频器就绪并进入待机状态，之后变频器调试人员就可以使变频器空载运行，从而发现并排除变频器的故障。

上述过程中，若交流接触器KM3损坏，则变频器主控单元4向交流接触器KM3的线圈发出上电控制信号后的预设的时间内，并无缓冲电阻已短接的状态信号反馈回变频器主控单元4，则变频器主控单元4将会发出交流接触器KM3动作故障警报，变频器主控单元4停止对交流接触器KM3的线圈发送上电信号，同时发送上电信号至交流接触器KM4的线圈，使得交流接触器KM4的常闭触点断开，交流接触器KM2的线圈掉电，低压上电主回路失电，之后检查交流接触器KM3是否损坏。

上述过程中，若变频器主控单元4检测到缓冲电阻已短接的状态信号，则变频器正常就绪进入待机状态，之后使变频器空载运行，发现并排除变频器的故障。

在高压变频器调试期间，若变频器发生不可控的重故障时，变频器主控单元4发出控制信号以令交流接触器KM4的线圈得电，该交流接触器KM4的常闭触点断开，交流接触器KM2掉电，低压上电主回路失电，直接使变频器与三相输入端P1隔离；若在此期间电流急剧增大，则熔断器达到一定的电流时将会熔断，不至于造成跳闸或者影响生产。

在调试时，为了提高电路的可靠性，增加了低压上电主回路与正常的6KV/10KV高压上电主回路形成的互锁电路，其中包括有继电器KM5，继电器KM5的线圈连接于变频器主控单元4，该继电器KM5的三组常开触点连接于移相变压器3的高压输入端，继电器KM5的常闭触点与交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联，变频器主控单元4发出控制信号驱动继电器KM5的线圈上电或者掉电。实际应用中，若变频器已经处于上了高压电状态，则预上电电路1中的继电器KM5的常闭触点(21，22)始终处于断开状态，将不允许交流接触器KM2上电，此情况下，即使手动断路器QF闭合，该预上电电路1也不会工作，避免高压电和低压电同时接入变频器电路中，从而防止造成不可预估的损失和人身伤害。

在此基础之上，继电器KM5的线圈与交流接触器KM1的常闭触点(5，6)串联后连接于变频器主控单元4而形成互锁，该电路中，当断路器QF闭合后，交流接触器KM1的线圈上电，其常闭触点断开，此时，即使变频器主控单元4误发送上电指令至继电器KM5，也无法将高压电接入变频器电路中，所以，在交流接触器KM1和继电器KM5的双重互锁作用下，进一步提高了产品的可靠性和安全性。

基于上述高压变频器低压上电控制电路的电路原理，本发明还公开了一种高压变频器低压上电控制方法，结合图1、图2和图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S10，断路器QF合闸以令预上电电路1上电，接通低压上电主回路，具体地，断路器QF合闸后，交流接触器KM1的线圈上电以令其第一常开触点闭合，之后交流接触器KM2的线圈上电以令其三组常闭触点闭合，并且将断路器QF输出端的三路相线连接至缓冲电路2。

步骤S11，三相输入端P1输入的三相交流电压依次通过断路器QF和三个缓冲电阻对移相变压器3预充电。

步骤S12，变频器主控单元4检测变频器母线的电压，并判断该电压在预设时间内是否达到预设电压值，若否则执行步骤S13，若是则执行步骤S14。

步骤S13，变频器主控单元4报缓冲超时故障，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路。

步骤S14，变频器主控单元4发送控制指令至缓冲电路2并且将三个缓冲电阻短接。

上述步骤S12至步骤S14中，变频器主控单元4判断其检测的母线的电压在预设时间内是否达到额定电压的85％以上，本实施例优选为90％，若是，则发送控制指令至交流接触器KM3以令其三组常开触点闭合并且将缓冲电阻短接，若否则令交流接触器KM3的三组常开触点持续处于断开状态，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路。

步骤S15，缓冲电路2将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元4，变频器主控单元4根据该反馈信号判断三个缓冲电阻是否正确短接，具体地，若交流接触器KM3的线圈上电并且变频器主控单元4接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻已正确短接，执行步骤S17；若交流接触器KM3的线圈上电而变频器主控单元4未接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻未正确短接，执行步骤S16。

步骤S16，变频器主控单元4报缓冲电阻未正确短接的故障信号，并且发送控制指令至预上电电路1以令该预上电电路1切断低压上电主回路。

步骤S17，变频器低压上电控制结束，进入待机或者调试状态。

本发明公开的高压变频器低压上电控制电路及其控制方法中，通过预上电电路1和缓冲电路2所形成的缓冲上电方式，提高了变频器高压上电调试的成功率，避免了因繁琐的高压电上电申请程序以及上电时间的严格要求而影响变频器调试工作，同时，当变频器在低压上电过程出现故障时能够及时切断低压上电主回路，从而消除因跳闸等情况所带来的安全隐患，此外，变频器无需具备高压操作票，并且操作人员无需多次进行现场调试，从而更好地降低了企业的人力成本。

以上只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高压变频器低压上电控制电路，其特征在于，包括有变频器主控单元(4)以及位于低压上电主回路之上且由三相输入端P1至移相变压器(3)方向依次连接的断路器QF、预上电电路(1)和缓冲电路(2)，所述预上电电路(1)用于当断路器QF合闸后接通低压上电主回路以及用于执行变频器主控单元(4)的控制指令而切断低压上电主回路，所述缓冲电路(2)包括有分别设于低压上电主回路三条相线上的三个缓冲电阻，该缓冲电路(2)用于执行变频器主控单元(4)的控制指令而将缓冲电阻串接于低压上电主回路或者将缓冲电阻短接，该缓冲电路(2)还用于将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元(4)。

2.如权利要求1所述的高频变压器低压上电控制电路，其特征在于，所述预上电电路(1)包括有交流接触器KM1、交流接触器KM2和交流接触器KM4，所述交流接触器KM1的线圈连接于断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间，所述断路器QF输出端的任意两相之间或者任一相线与零线之间连接有依次串联的交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈，所述交流接触器KM4的线圈连接于变频器主控单元(4)，所述断路器QF的输出端通过交流接触器KM2的三组常开触点而连接至缓冲电路(2)。

3.如权利要求2所述的高频变压器低压上电控制电路，其特征在于，所述交流接触器KM1的第二常开触点与指示灯HL串联后再与该交流接触器KM1的线圈并联。

4.如权利要求1所述的高频变压器低压上电控制电路，其特征在于，所述缓冲电路(2)还包括有交流接触器KM3，所述交流接触器KM3的三个常开触点分别并联于三个缓冲电阻，所述变频器主控单元(4)发出控制信号以驱动交流接触器KM3的线圈上电或者掉电，所述交流接触器KM3的第四常开触点将其闭合状态信号传输至变频器主控单元(4)，所述交流接触器KM3的三个常开触点分别串联有三个熔断器。

5.如权利要求2所述的高压变频器低压上电控制电路，其特征在于，还包括有继电器KM5，所述继电器KM5的线圈连接于变频器主控单元(4)，该继电器KM5的三组常开触点连接于移相变压器(3)的高压输入端，所述继电器KM5的常闭触点与交流接触器KM1的第一常开触点、交流接触器KM4的常闭触点和交流接触器KM2的线圈串联，所述变频器主控单元(4)发出控制信号驱动继电器KM5的线圈上电或者掉电。

6.如权利要求5所述的高压变频器低压上电控制电路，其特征在于，所述继电器KM5的线圈与交流接触器KM1的常闭触点串联后连接于变频器主控单元(4)。

7.一种基于权利要求1至6任一所述的高压变频器低压上电控制电路的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S10，断路器QF合闸以令预上电电路(1)上电，接通低压上电主回路；

步骤S11，三相输入端P1输入的三相交流电压依次通过断路器QF和三个缓冲电阻对移相变压器(3)预充电；

步骤S12，变频器主控单元(4)检测变频器母线的电压，并判断该电压在预设时间内是否达到预设电压值，若否则执行步骤S13，若是则执行步骤S14；

步骤S13，变频器主控单元(4)报缓冲超时故障，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路；

步骤S14，变频器主控单元(4)发送控制指令至缓冲电路(2)并且将三个缓冲电阻短接；

步骤S15，缓冲电路(2)将缓冲电阻的短接状态信号反馈回变频器主控单元(4)，变频器主控单元(4)根据该反馈信号判断三个缓冲电阻是否正确短接，若否则执行步骤S16，若是则执行步骤S17；

步骤S16，变频器主控单元(4)报缓冲电阻未正确短接的故障信号，并且发送控制指令至预上电电路(1)以令该预上电电路(1)切断低压上电主回路；

步骤S17，变频器低压上电控制结束，进入待机或者调试状态。

8.如权利要求7所述的高压变频器低压上电控制方法，其特征在于，所述步骤S10中，断路器QF合闸后，交流接触器KM1的线圈上电以令其第一常开触点闭合，之后交流接触器KM2的线圈上电以令其三组常闭触点闭合，并且将断路器QF输出端的三路相线连接至缓冲电路(2)。

9.如权利要求7所述的高压变频器低压上电控制方法，其特征在于，所述步骤S12至步骤S14中，变频器主控单元(4)判断其检测的母线的电压在预设时间内是否达到额定电压的85％以上，若是则发送控制指令至交流接触器KM3以令其三组常开触点闭合并且将缓冲电阻短接，若否则令交流接触器KM3的三组常开触点持续处于断开状态，三个缓冲电阻持续接入低压上电主回路。

10.如权利要求7所述的高压变频器低压上电控制方法，其特征在于，所述步骤S15中，若交流接触器KM3的线圈上电并且变频器主控单元(4)接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻已正确短接，执行步骤S17；若交流接触器KM3的线圈上电而变频器主控单元(4)未接收到交流接触器KM3第四常开触点的闭合状态信号，则判断出三个缓冲电阻未正确短接，执行步骤S16。

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