CN104410346A - 抗交流供电异常的变频拖动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗交流供电异常的变频拖动装置，主要包括变频功能本体模块、交流控制电源输出模块、三相交错的升压模块、交流电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块、自备直流电源其中，变频功能本体模块具有完整的变频器电路、结构和子控制器，在交流供电主电源正常或发生轻微跌落时，可以自行维持敏感负荷无波动稳定运行；交流控制电源输出模块为敏感负荷的其他控制部分；交流控制电源输出模块、三相交错的升压模块、交流电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块、自备直流电源可根据应用现场的实际情况，灵活进行选择，辅助变频功能本体模块在交流供电主电源发生严重跌落或短时失电过程中实现敏感负荷无波动稳定运行。

Description

抗交流供电异常的变频拖动装置

技术领域

本发明属于低压变频拖动领域，具体涉及一种抗交流供电异常的变频拖动装置。适用于电厂、石化、化纤、芯片制造等采用了低压变频电机拖动的敏感负荷、且敏感负荷发生波动或非计划停机会造成严重损失的应用场合。

背景技术

低压变频电机拖动系统广泛应用于工业生产的各个领域，该系统的核心部件为变频器装置。变频器具有调速精确、使用简单、自动化程度高、节能等特点。变频器输入侧连接交流供电电源，在变频器内部将交流电源整流变换为直流电源，供给变频器逆变部分工作，逆变输出电压和频率均可调节的交流电供给电机，实现电动机的变频调速。常规变频器会对内部直流母线电压进行检测，当交流供电电源出现异常导致变频器内部直流母线电压过低时，变频器会采取相应的保护动作，闭锁变频器输出，以此保证变频器自身的安全，避免变频器内部功率半导体器件永久性损坏。

在电厂、石化、化纤、芯片制造等采用了低压变频电机拖动敏感负荷的应用场合，时有发生由于交流供电异常造成敏感负荷发生波动或非计划停机的事故。在这些事故中，电力输变电或供配电系统发生雷击、电气设备短路、接地等故障、以及工业生产现场内部大负荷设备启动等情况，造成工业生产现场交流供电发生异常，且持续时间较短，本不应引起事故停机，但由于部分敏感负荷变频拖动系统中的常规变频器不具有抗交流供电异常能力，交流供电异常触发变频器自身保护而闭锁输出，直接导致停机事故；即使采用电源切换等再上电方式配合变频器自动重启，也会造成后级敏感负荷的波动，从而造成生产工艺不满足要求或控制系统超调而被迫停机。此类非计划停机，破坏了工业生产的连续性和经济性，造成工业生产设备损坏，且可能造成大量原材料浪费，应尽可能避免。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提出了一种基于模块化设计的抗交流供电异常的变频拖动装置，用于解决电厂、石化、化纤、芯片制造等采用了低压变频电机拖动敏感负荷领域的由于交流供电异常导致的负荷波动和非计划停机问题。

该装置可根据工业现场的实际情况灵活选择功能模块组合，可以充分利用工业生产现场已有的交流供电主电源、交流供电备用电源、直流备用电源以及在装置中设置直流备用电源。针对装置采用的不同模块组合，设置了多种工作策略，用于应对交流供电主电源正常供电、主电源轻微跌落、主电源跌落较深、主电源完全失电、主备交流电源完全消失的情况，通过装置中的单模块自身工作策略调整和多模块功能协调配合，最大限度的保证在交流供电异常情况下，后级敏感负荷连续、可靠、平稳运行，保护生产安全。

该装置的输出包括连接电动机的三相变频电源和可连接到外围控制系统的控制电源，控制电源电压等级和容量可选。

本发明的具体实现方案如下：

一种抗交流供电异常的变频拖动装置，设置在低压交流供电电源与敏感负荷拖动电机之间，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置采用模块化设计，多个模块能够根据实际需要进行灵活组合，完成针对不同供电情况下的抗交流供电异常情况。

所述抗交流供电异常的变频拖动装置包括变频功能本体模块(本申请中又简称模块一)、交流控制电源输出模块(在本申请中又简称模块二)、三相交错的升压模块(在本申请中简称模块三)、交流主电源不控整流模块(在本申请中简称模块四)、交流备用电源不控整流模块(在本申请中简称模块五)、外部或自备直流电源接入模块(在本申请中简称模块六)、可选的自备直流电源模块(在本申请中简称模块七)；

所述变频功能本体模块输入侧与交流供电主电源连接，输出侧与敏感负荷拖动连接；所述的交流控制电源输出模块输入侧与所述变频功能本体模块的内部直流母线连接，输出侧与敏感负荷的其他控制部分连接；

所述三相交错的升压模块的输入侧与交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块这三个模块任意组合的输出端连接，所述三相交错的升压模块的输出端与所述变频功能本体模块内部直流母线连接；所述交流主电源不控整流模块输入端与交流供电主电源连接；

所述交流备用电源不控整流模块输入端与交流供电备用电源连接；

所述外部或自备直流电源接入模块输入端与外接直流电源或所述可选的自备直流电源模块输出端连接；所述交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块均可独立配合为三相交错的升压模块提供输入。

所述可选的自备直流电源模块为直流自备电源，可选，使用时必须与所述外部或自备直流电源接入模块配合；使用时输入与交流主电源或备用电源连接，输出与所述外部或自备直流电源接入模块输入连接；

交流控制电源输出模块、三相交错的升压模块、交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块、可选的自备直流电源模块这六个模块可根据应用现场的实际情况，灵活进行选择，辅助所述变频功能本体模块在交流供电主电源发生严重跌落致所述变频功能本体模块无法正常输出时或短时失电过程中实现敏感负荷无波动稳定运行。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源正常供电时，所述变频功能本体模块正常变频输出给后级电动机实现敏感负荷的正常运行；所述变频功能本体模块能够作为独立变频器使用，实现AC/DC/AC变换功能。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生幅度较小跌落时，启动装置第Ⅰ阶段措施即通过对所述变频功能本体模块的调控自行维持敏感负荷无波动稳定运行。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生幅度较大跌落时，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块通过自适应的模式从所述交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块或此三个模块任意组合中获得能量输入，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，使得敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生完全失电，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块通过自适应的模式从交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块或此两个模块组合中获得能量输入，经过电压变换处理，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，维持敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生完全失电，且备用交流供电电源也完全失电，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块从外部或自备直流电源接入模块获得能量输入，经过电压变换处理，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，维持敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，在未装设外部或自备直流电源接入模块，且当交流供电主电源和备用交流电源均发生完全失电，导致第Ⅰ、Ⅱ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅲ阶段措施，即所述变频功能本体模块的输出短时闭锁，所述变频功能本体模块直流母线能量优先供给交流控制电源输出模块，待交流供电恢复正常后，所述变频功能本体模块输出侧迅速发出恒定电流，同时检测变频器本体模块交流侧电压，通过该电压信号与装置内部预置的V/F曲线参数对比，判断敏感负荷拖动电机瞬时转速，并恢复输出给电动机。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，所述交流控制电源输出模块实现DC/AC转换功能，其输入侧在所述变频功能本体模块直流母线上获得，输出AC110V或AC220V或AC380V或其他电压等级的单相交流，为敏感负荷的其他控制部分(不含抗交流供电异常的变频拖动装置的控制电源)提供可靠控制电源。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，设有电压、电流检测功能；变频功能本体模块输入、直流母线、输出设有电流和电压传感器；交流控制电源输出模块的输入端和输出端设有电流和电压传感器；三相交错的升压模块输入、输出设有电流和电压传感器，在晶闸管SCR两侧设有电压传感器；检测到电流电压信号不仅用于装置的基本功能实现，还用于该装置的自身保护功能；在自身保护功能当中，对于直接造成装置永久性损坏的情况将直接保护闭锁并对外发出故障信号；对于不会造成装置永久性损坏的情况将只发故障信号不停机。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，装置设有自检功能；自检功能依据预先设定的时间间隔或随时手动触发，在交流供电主电源正常的条件下，启动所述交流控制电源输出模块的升压功能，将交流控制电源输出模块的输出电压抬升至略高于模块一内部直流母线的电压水平，以此判断装置的参与第Ⅱ阶段措模块是否可以正常工作。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，所述三相交错的升压模块采用三个升压电路交错并联结构，三个升压电路均具有各自完整的电压转换能力，在控制上采用错频驱动方式；在装置第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段措施均未启动或只有第Ⅰ阶段措施启动情况下，所述三相交错的升压模块处于检测、热备、待机状态；所述三相交错的升压模块中位于晶闸管SCR阴极处电压信号用于触发交流控制电源输出模块的升压功能，实现当第Ⅱ阶段措的瞬时启动；所述三相交错的升压模块中位于晶闸管SCR阳极处电压信号用于交流控制电源输出模块中子控制器升压控制过程中的控制外环信号。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，所述变频功能本体模块中控制器采用功能分层逻辑架构，分为三层，分别为高级应用层、就地控制层、信号处理层；高级应用层负责与装置外进行通讯联络及协调，实现特殊控制逻辑输入及控制策略选择；就地层包括输入侧控制单元和输出侧控制单元，负责对模块内部的基本控制逻辑和算法实现，输入侧控制单元同时负责与装置内其他模块的控制协调；信号处理层处理输入信号采集、开关控制及状态反馈、输入侧驱动与保护、直流母线信号采集、输出侧驱动与保护、输出信号采集。

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，所述三相交错的升压模块控制器采用功能分层逻辑架构，分为两层，分别为就地控制层和信号处理层；就地控制层中的升压控制单元负责对所述三相交错的升压模块内部的基本控制逻辑、算法实现、以及与装置内其他模块的控制协调；信号处理层处理输入信号采集、升压功率器件单元的驱动与保护、升压控制目标信号采集、触发控制与保护、触发信号检测、器件状态反馈。

本发明具有以下有益的技术效果：本发明提出一种抗交流供电异常的变频拖动装置，配置灵活、安全可靠，可有效保障敏感负荷拖动电机无波动稳定运行，并实现下述功能：

(1)交流供电主电源、交流供电备用电源、外部或自备直流电源混合接入，多电源备用。本发明可实现两路交流电源、外部或内部直流电源混合接入，通过变换电路后在内部直流母线处汇集，对内部直流母线提供多重保护，共同保障装置稳定输出，抵御多种交流供电异常情况，实现敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

(2)交流供电主电源出现幅度较大电压跌落甚至完全失电情况下仍能保证装置具有稳定的输出。本发明在选择多路输入电源接入以后，当交流主电源出现幅度较大的跌落甚至完全失电情况下，装置中的三相交错的升压模块可以从交流主电源的剩余电压或备用交流电源或直流电源处获取能量，装置仍然能够维持稳定运行。

(3)交流供电主备电源均发生幅度较大电压跌落甚至完全失电情况下仍能保证装置具有稳定的输出。本发明在选择多路输入电源接入以后，即使交流主电源和交流备用电源均出现幅度较大的跌落甚至完全失电情况下，装置中的三相交错的升压模块可以从交流主电源的剩余电压或备用交流电源的剩余电压或直流电源处获取能量，装置仍然能够维持稳定运行。

(4)创新的模块化拓扑设计。本发明采用模块化设计，具有极高的功能选择性。根据所需的功能选择配置对应模块，不同工况下投入运行的模块不同；除了变频器本体模块长时工作外，其他模块绝大部分时间处于热备状态，时刻检测装置运行参数，只有满足特定触发逻辑时才投入运行。

(5)完善的自检、全自动运行及保护机制。该装置设置了自检功能，方便判定系统状态；正常情况下，装置与现场控制系统通讯，接收运行参数指令，全自动运行，无需人为干预；装置自身设置了完备的软件和硬件保护功能，具有明确的运行和故障等状态指示；该装置可大幅提高敏感负荷变频拖动系统的整体性能和安全可靠性。

附图说明

图1抗交流供电异常的变频拖动装置对外接线端口示意图；

图2(a)抗交流供电异常的变频拖动装置内部模块连接图；

图2(b)抗交流供电异常的变频拖动装置内部信号流程图；

图3变频功能本体模块(模块一)主电路拓扑及控制器结构示意图；

图4交流控制电源输出模块(模块二)主电路拓扑及控制器结构示意图；

图5三相交错的升压模块(模块三)主电路拓扑及控制器结构示意图；

图6交流电源不控整流模块(模块四、模块五)主电路及控制结构示意图；

图7外部或自备直流电源接入模块(模块六)主电路及控制结构示意图；

图8自备直流电源(模块七)主电路及控制结构意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明进一步详细描述。

本实施例的抗交流供电异常的变频拖动装置实施目的为最大限度的保证在交流供电异常情况下后级敏感负荷的连续、可靠、平稳运行，保护生产安全。

具体如图1所示，为抗交流供电异常的变频拖动装置对接线端口示意图，装置输入侧设有交流供电主电源接入端口、交流供电备用电源接入端口、外部或自备直流电源接入端口，输出侧设有变频输出端口和控制电源输出端口，同时还设有装置对外通讯端口、开入端口和开出端口。本实施例的抗交流供电异常的变频拖动装置设置在低压交流供电电源与敏感负荷拖动电机之间，将生产现场的主、备交流供电电源和外部或自备直流电源分别接入输入侧对应接口；将输出侧的变频输出连接于电动机，控制电源输出连接与变频控制的控制箱；将装置的对外通讯、开入、开出端口连接与生产现场主控制系统。

具体如图2(a)所示，为抗交流供电异常的变频拖动装置内部模块连接图，主要包括变频功能本体模块(模块一)、交流控制电源输出模块(模块二)、三相交错的升压模块(模块三)、交流主电源不控整流模块(在本申请中简称模块四)、交流备用电源不控整流模块(在本申请中简称模块五)、外部或自备直流电源接入模块(模块六)，另外自备直流电源(模块七)为可选项。模块一输入端与模块四模块端并接在一起，同时将内部直流母线引出；模块二输入侧连接于模块一的直流母线上；模块三输入侧与模块四、模块五、模块六的输出并接在一起，输出侧连接于模块一的直流母线上；外部直流电源与内部直流备用电源二选一即可，在设置了模块七情况下，将模块七的输出与模块六输入端连接，将模块七的输入充电侧连接到两个交流供电电源中的一个即可。

具体如图2(b)所示，为抗交流供电异常的变频拖动装置内部模块信号流程图，模块四、模块五、模块六的开入开出信号连接到模块三，模块三的开入开出及通讯与模块一连接；模块二的开入开出及通讯与模块一连接；模块七的通讯与模块一连接；模块一可与装置外进行开入开出及通讯。

具体如图3所示，为变频功能本体模块(模块一)主电路拓扑及控制器结构示意图，模块一中包括主电路和控制器两部分。其中，主电路包括交流输入引出端JP11、输入侧电流及电压检测单元CPT11、具有软启动功能的自动开关组K11、输入滤波器L11、输入侧功率器件单元IGBT11、直流母线引出端JP12、直流环节电流及电压检测单元CPT12、输出侧功率器件单元IGBT12、输出滤波器L12、输出侧电流及电压检测单元CPT13；K11一端与进线连接，另一端与L11连接；L11另一端与IGBT11输入端连接；IGBT11另一端为直流母线环节；IGBT12输入端连接与直流母线环节，另一端与L12连接；L12的另一端作为模块一的输出接口；功率器件单元IGBT11、IGBT12均是是由绝缘栅双极型晶体管IGBT、配套适配电路及滤波电容组成的三相全桥电路。控制器采用功能分层逻辑架构，分为三层，分别为高级应用层、就地控制层、信号处理层；高级应用层负责与装置外进行通讯联络及协调，实现特殊控制逻辑输入及控制策略选择；就地层包括输入侧控制单元和输出侧控制单元，负责对模块内部的基本控制逻辑和算法实现，输入侧控制单元同时负责与装置内其他模块的控制协调；信号处理层处理输入信号采集、开关控制及状态反馈、输入侧驱动与保护、直流母线信号采集、输出侧驱动与保护、输出信号采集。

具体如图4所示，为交流控制电源输出模块(模块二)主电路及控制器结构示意图，模块二中包括主电路和控制器两部分。其中，主电路包括输入侧电流及电压检测单元CPT21、逆变功率器件单元IGBT21、输出滤波器L21、输出侧电流及电压检测单元CPT22；IGBT21直流输入端与模块一的直流母线连接，另一端与L21连接；L21的另一端作为模块二的输出接口；功率器件单元IGBT21是由绝缘栅双极型晶体管IGBT及、配套适配电路及滤波电容组成的单相全桥电路。控制器采用功能分层逻辑架构，分为两层，分别为就地控制层和信号处理层；就地控制层负责对模块二内部的基本控制逻辑、算法实现、以及与装置内其他模块的控制协调；信号处理层处理输入信号采集、逆变功率器件单元的驱动与保护、输出信号采集。

具体如图5所示，为三相交错的升压模块(模块三)主电路及控制器结构示意图，模块二中包括主电路和控制器两部分。其中，主电路包括输入侧电流及电压检测单元CPT31、输入录波电容C31、升压电抗器L31、升压功率器件单元IGBT31、升压控制目标信号检测单元CPT32、晶闸管开关及并联电阻SCR31、触发信号监测单元CPT33、防电流倒灌隔离二极管组D31、保护熔断器组FU31、隔离刀闸SW31；直流接入经CPT31和C31后连接到L31，L31另一端与IGBT31连接；IGBT31另一端经CPT32后与SCR31阳极连接；SCR31阴极经CPT33连接到D31；D31另一端连接FU31；FU31另一端与SW31连接；SW31的另一端作为模块三的输出端；升压电抗器L31为独立三个电抗器，在输入侧直接并接在一起；升压功率器件单元IGBT31是由绝缘栅双极型晶体管IGBT、配套适配电路和滤波电容构成的三个独立电路，与L31一起构成完整的三相交错并联的升压拓扑电路；晶闸管开关及并联电阻SCR31由开关晶闸管、配套适配电路、缓冲电子及两侧稳压滤波电容组成。控制器采用功能分层逻辑架构，分为两层，分别为就地控制层和信号处理层；就地控制层中的升压控制单元负责对模块三内部的基本控制逻辑、算法实现、以及与装置内其他模块的控制协调；信号处理层处理输入信号采集、升压功率器件单元的驱动与保护、升压控制目标信号采集、触发控制与保护、触发信号检测、器件状态反馈。

具体如图6所示，为交流电源不控整流模块(模块四、模块五)主电路及控制结构示意图，分为主电路和信号处理两部分。其中，主回路包括输入断路器SW41、不控制整流桥D41、直流开关及并联电阻K42；SW41一侧与交流输入连接，另一侧与D41交流侧连接；D41另一侧与K42连接；K42的另一端作为此模块的输出端。信号处理层负责开关控制及状态反馈。

具体如图7所示，为外部或自备直流电源接入模块(模块六)主电路及控制拓扑示意图，分为主电路和信号处理两部分。其中，主回路包括直流接入开关SW61、防电流倒灌隔离二极管组D61、保护熔断器组FU31、直流输出开关SW62；SW61一端与直流接入连接，另一端与D61连接；D61另一端与FU61连接；FU61另一端与SW62连接；SW62另一端作为该模块的输出端。信号处理层负责开关控制及状态反馈。

具体如图8所示，为自备直流电源(模块七)拓扑示意图，主要包括储能元件单元、智能充电单元、电池管理系统单元。电池管理系统单元负责电池的充放电及状态监测，同时负责与模块外进行信息交互和控制协调。

综上所述，本实例的抗交流供电异常的变频拖动装置的具体流程如下：

划分装置的输入电压范围，并设置各阶段措施触发阈值：正常电压为大于0.9倍额定电压；幅度较小跌落为大于0.75倍额定电压且小于0.9倍额定电压；幅度较大跌落为大于0.2倍额定电压且小于0.75倍额定电压；完全失电为小于0.2倍额定电压；第Ⅰ阶段措施启动的触发阈值为0.9倍额定电压；第Ⅱ阶段措施启动的触发阈值为0.75倍额定电压；第Ⅲ阶段措施启动的触发阈值为0.2倍额定电压。

当交流供电主电源正常供电时，模块一正常变频输出给后级电动机实现敏感负荷的正常运行；模块一可以作为的独立变频器使用，实现AC/DC/AC变换功能。

当交流供电主电源发生幅度较小跌落时，启动装置第Ⅰ阶段措施，自行维持敏感负荷无波动稳定运行；即模块一输入侧自行调整控制策略，维持变频功能本体模块内部直流母线电压、电流稳定，模块一输出侧和模块二保持稳定输出；

当交流供电主电源发生幅度较大跌落时，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即模块三通过自适应的模式从模块四或模块五或模块六或此三个模块任意组合中获得能量输入，经过电压变换处理，辅助模块一维持模块一内部直流母线电压、电流稳定。

当交流供电主电源发生完全失电，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即模块三通过自适应的模式从模块五或模块六或此两个模块组合中获得能量输入，经过电压变换处理，辅助模块一维持模块一内部直流母线电压、电流稳定。

当交流供电主电源发生完全失电，且备用交流供电电源也完全失电，导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即模块三从模块六获得能量输入，经过电压变换处理，辅助模块一维持模块一内部直流母线电压、电流稳定。

在未装设模块六，且当交流供电主电源和备用交流电源均发生完全失电，导致第Ⅰ、Ⅱ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅲ阶段措施，即模块一的输出短时闭锁，模块一直流母线能量优先供给模块二，待交流供电恢复正常后，模块一输出侧迅速发出搜索电流判断电机瞬时转速，并恢复输出给电动机。

本实例的抗交流供电异常的变频拖动装置设置了三种自检，具体如下：

上电自检，为在全自动运行的控制模式下，装置启动、内部开关闭合之后，系统会进行上电自检，自检时间长度可设定，若系统正常就会自动返回，系统仍然处于全自动运行状态；若系统自检有故障，则跳开关，点亮故障灯，开出故障信号。

定时自检，为在全自动运行模式下，根据系统时钟的时间，每天进行定时自检，自检时间长度可以设定；若系统正常则自动返回，系统处于全自动运行状态。若系统自检有故障，则跳开关，点亮故障灯，开出故障信号。

人工触发自检，为在全自动运行的模式下，按下装置上的“自检”按钮或通过控制接口下达人工自检命令，装置会执行自检；若系统正常则自动返回，系统处于全自动运行状态。若系统自检有故障，则跳开关，点亮故障灯，开出故障信号。

本实例的抗交流供电异常的变频拖动装置设置了故障保护，具体如下：

硬件保护包括IGBT模块故障保护和开关故障保护，当装置检测到故障后，封锁驱动脉冲脉冲、跳开关，点亮故障灯，开出故障信号。

软件保护包括交直流过压保护、交直流过流保护、过温保护、采样器件故障保护、预充电保护、装置内模块通讯故障；软件保护动作定值可人工或装置自适应设置，当装置检测到故障后，封锁驱动脉冲、跳开关，点亮故障灯，开出故障信号。

本实例的抗交流供电异常的变频拖动装置在运行过程当中会有出现三种工作模式，具体如下：

运行模式，为装置上电之后且状态正常，电源灯亮，延时10s后，若系统自检正常，运行灯亮，装置进入运行模式。

故障模式，为装置发生严重故障时，执行封锁驱动脉冲、跳开关，点亮故障灯，开出故障信号的操作，装置转入故障状态。在故障消除之后，需人工手动按下装置的“复位”按钮，若故障已消除则装置转入运行状态。

停机模式，在发生紧急故障保护动作或人为拍下装置“急停”按钮时，装置执行跳开关、封脉冲的操作，点亮停机灯，系统进入停机状态。

Claims (9)

1.一种抗交流供电异常的变频拖动装置，设置在低压交流供电电源与敏感负荷拖动电机之间，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置采用模块化设计，多个模块能够根据实际需要进行灵活组合，完成针对不同供电情况下的抗交流供电异常情况。

2.根据权利要求1所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述抗交流供电异常的变频拖动装置包括变频功能本体模块、交流控制电源输出模块、三相交错的升压模块、交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块、可选的自备直流电源模块；

所述变频功能本体模块输入侧与交流供电主电源连接，输出侧与敏感负荷拖动连接；所述的交流控制电源输出模块输入侧与所述变频功能本体模块的内部直流母线连接，输出侧与敏感负荷的其他控制部分连接；

所述三相交错的升压模块的输入侧与交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块这三个模块任意组合的输出端连接，所述三相交错的升压模块的输出端与所述变频功能本体模块内部直流母线连接；

所述交流主电源不控整流模块输入端与交流供电主电源连接；

所述交流备用电源不控整流模块输入端与交流供电备用电源连接；

所述外部或自备直流电源接入模块输入端与外接直流电源或所述可选的自备直流电源模块输出端连接；所述交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块均可独立配合为三相交错的升压模块提供输入。

3.根据权利要求2所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

交流控制电源输出模块、三相交错的升压模块、交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块、可选的自备直流电源模块这六个模块可根据应用现场的实际情况，灵活进行选择，辅助所述变频功能本体模块在交流供电主电源发生严重跌落致所述变频功能本体模块无法正常输出时或短时失电过程中实现敏感负荷无波动稳定运行。

4.根据权利要求2所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源正常供电时，所述变频功能本体模块正常变频输出给后级电动机实现敏感负荷的正常运行；所述变频功能本体模块能够作为独立变频器使用，实现AC/DC/AC变换功能。

5.根据权利要求3或4所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生幅度较小跌落时，启动装置第Ⅰ阶段措施，即通过对所述变频功能本体模块的调控自行维持敏感负荷无波动稳定运行。

6.根据权利要求5所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生幅度较大跌落导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块通过自适应的模式从所述交流主电源不控整流模块、交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块或此三个模块任意组合中获得能量输入，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，使得敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

7.根据权利要求5所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生完全失电导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块通过自适应的模式从交流备用电源不控整流模块、外部或自备直流电源接入模块或此两个模块组合中获得能量输入，经过电压变换处理，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，维持敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

8.根据权利要求5所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，当交流供电主电源发生完全失电，且备用交流供电电源也完全失电导致第Ⅰ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅱ阶段措施，即所述三相交错的升压模块从外部或自备直流电源接入模块获得能量输入，经过电压变换处理，辅助所述变频功能本体模块维持其内部直流母线电压、电流稳定，维持敏感负荷拖动电机无波动稳定运行。

9.根据权利要求6-8任一项权利要求所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，其特征在于：

所述的抗交流供电异常的变频拖动装置，在未装设外部或自备直流电源接入模块，且当交流供电主电源和备用交流电源均发生完全失电，导致第Ⅰ、Ⅱ阶段措施无法满足时，装置启动第Ⅲ阶段措施，即所述变频功能本体模块的输出短时闭锁，所述变频功能本体模块直流母线能量优先供给交流控制电源输出模块，待交流供电恢复正常后，所述变频功能本体模块输出侧迅速发出恒定电流，同时检测变频器本体模块交流侧电压，通过该电压信号与装置内部预置的V/F曲线参数对比，判断敏感负荷拖动电机瞬时转速，并恢复输出给电动机。