CN105871295A - 一种给煤机抗电压扰动电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种给煤机抗电压扰动电源系统，包括通断元件、旁路回路、支路三相线、储存回路和逆变回路。储存回路可在厂用电正常时为储能元件充电，并且，当厂用电异常时，储能元件可通过逆变回路放电，对负载进行供电补偿。本发明提供的给煤机抗电压扰动电源系统保证了给煤机变频调速系统发生的暂态、动态或长时间电源进线电压升高或者降低时，能够可靠供电，即解决给煤机系统的高、低电压穿越问题。

Description

一种给煤机抗电压扰动电源系统
技术领域
本发明涉及电源电压扰动技术领域，尤其涉及一种给煤机抗电压扰动电源系统。
背景技术
火力发电机组锅炉给煤机控制系统主要由变频器和拖动电机组成，变频调速系统动力电源回路和控制回路的电压暂降或暂升均会造成变频器保护功能启动而瞬间停止输出，引发负载停机，进而造成发电机组停机脱网的恶劣事故。从控制系统分析给煤机系统停运的过程，有两个原因可诱发此问题：变频器功率回路和控制电源。其中变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变工频电源频率以实现控制电机的变速运行的设备。现在常用的变频器主要采用交-直-交的原理，工频交流电源通过全桥整流转换成直流电并滤波后，再经过逆变桥逆变成频率、电压均可控的交流电源，给电机供电。变频调速系统的电路组成如图1所示。
在变频调速系统的动力电源回路和控制回路的电压暂升、暂降发生时，变频器会发生保护停机。此保护为变频器内置的硬件保护，无法通过修改定值进行规避。如上分析可知，变频器在运行中的系统电压骤变会发生保护停止输出，并向机组DCS发出变频器停机信号，最终使MFT动作导致机组停炉。
目前的主要给煤机变频调速系统的解决方案，主要是两种，一种是通过设置变频器参数，采用变频器失压再启动功能，期望电源系统故障电压恢复后，变频器系统通过快速重新启动来解决此问题。然而相关试验结果表明：通常变频器均能在失电2s后启动成功，但是多台给煤机同时失电再启动的锅炉燃烧试验，发现炉膛负压波动较大，影响锅炉运行安全，不宜采取此方法解决给煤机系统的低电压穿越问题。第二种是在给煤机变频器的直流输入端并联蓄电池组。其优点是接线简单，操作方便。其缺点是需要专门的地点存放蓄电池组，且蓄电池组需要定期维护。更重要的是此方法只能解决给煤机变频调速系统低电压问题，对电压过高造成的变频调速系统停机故障问题无法解决。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种给煤机抗电压扰动电源系统。
本发明提出的一种给煤机抗电压扰动电源系统，包括通断元件、旁路回路、支路三相线、储存回路和逆变回路；
厂用电输出端设有第一开关，第一开关分别通过通断元件和旁路回路连接负载，旁路回路上设有第一联动开关；
储存回路包括三相桥式整流电路和储能元件，支路三相线上安装有第二开关；支路三相线第一端与负载连接，其第二端通过三相桥式整流电路连接储能元件；
逆变回路包括六个晶体管，六个晶体管与三相桥式整流电路中六个二极管一一对应，各晶体管发射级和集电极分别连接对应的二极管的正负极，且晶体管为缘栅双极型晶体管，二极管为IGBT内置二极管，晶体管和对应的二极管组成IGBT电路，晶体管基极连接驱动电路。
优选地，支路三相线上设有第二联动开关，第二开关通过第二联动开关连接全桥整流电路，且支路三相线的至少两相线路上设有与第二联动开关并联的限流电阻。
优选地，第二联动开关通过分别对应三相线路的第一电感、第二电感和第三电感连接三相全桥整流电路。
优选地，包括控制模块，支路三相线上设有检测三相电压V1A、V1B、V1C的第一电压检测端，厂用电输出三相线上设有检测三相电压V2A、V2B、V2C的第二电压检测端，控制模块分别连接第一电压检测端、第二电压检测端和驱动电路，并根据第一电压检测端、第二电压检测端检测到的三相电压通过驱动电路控制IGBT电路工作。
优选地，储能元件上并联有电压检测元件VDC。
优选地，储能元件包括第一电容和第二电容，第一电容的正极和第二电容的负极连接三相全桥整流电路，第一电容的负极连接第二电容的正极。
优选地，包括滤波电路，滤波电路一端连接支路三相线，另一端连接第一电容负极。
优选地，滤波电路采用LRC滤波电路。
优选地，还包括电流报警装置，支路三相线上还设有检测三相电流L3A、L3B、L3C的电流检测端，电流报警装置连接电流检测端。
本发明采用旁路回路、储存回路和逆变回路为主组成一种给煤机抗电压扰动电源系统。储存回路可在厂用电正常时为储能元件充电，并且，当厂用电异常时，储能元件可通过逆变回路放电，对负载进行供电补偿。
本发明提供的给煤机抗电压扰动电源系统保证了给煤机变频调速系统发生的暂态、动态或长时间电源进线电压升高或者降低时，能够可靠供电，即解决给煤机系统的高、低电压穿越问题。
附图说明
图1为变频调速系统的电路组成；
图2为本发明提出的一种给煤机抗电压扰动电源系统电路组成；
图3本发明提出的一种给煤机抗电压扰动电源系统第二联动开关并联三相限流电阻电路组成；
图4本发明提出的一种给煤机抗电压扰动电源系统另一种逆变电路连接方式电路组成。
具体实施方式
参照图2，本发明提出的一种给煤机抗电压扰动电源系统，包括通断元件SCR1、旁路回路、支路三相线、储存回路、逆变回路、滤波电路和控制模块。
厂用电输出端设有第一开关S1，第一开关S1分别通过通断元件SCR1和旁路回路连接负载，本实施方式中，负载为给煤机变频控制系统。旁路回路上设有第一联动开关KM1。当第一联动开关KM1导通，厂用电通过旁路回路为负载供电。
储存回路包括三相桥式整流电路和储能元件，支路三相线上安装有第二开关S2。支路三相线第一端与负载连接，其第二端通过三相桥式整流电路连接储能元件。
本实施方式中，通断元件SCR1采用双向晶闸管，当通断元件SCR1导通，厂用电通过通断元件SCR1为负载供电，并通过通断元件SCR1向储存回路供电。厂用电通过通断元件SCR1输送到支路三相线上的电压通过三相桥式整流电路整流后输送到储能元件进行存储。即，厂用电通过通断元件和三相桥式整流电路向储能元件充电。
支路三相线上设有第二联动开关KM2，第二开关S2通过第二联动开关KM2连接全桥整流电路，且参照图2、图3，支路三相线的至少两相线路上设有与第二联动开关KM2并联的限流电阻R1。当储能元件进行充电时，可断开第二联动开关KM2，如此，厂用电通过与第二联动开关KM2并联的限流电阻R1向三相桥式整流电路输送电流。限流电阻可对三相桥式整流电路和储能元件提供限流保护。本实施方式中，储能元件可谓电容组或者超级电容组。
本实施方式中，第二联动开关KM2通过第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3连接三相全桥整流电路。具体的，第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3分别设置在支路三相线的三相线路上，并均连接在第二联动开关KM2与三相桥式整流电路之间。
逆变回路包括六个晶体管，且六个晶体管与三相桥式整流电路中六个二极管一一对应，各晶体管发射级和集电极分别连接对应的二极管的正负极，且晶体管为缘栅双极型晶体管(IGBT)，二极管为IGBT内置二极管，晶体管和对应的二极管组成IGBT电路，晶体管基极连接驱动电路。具体的，参照图2、图4，晶体管发射级和集电极可分别连接对应的二极管的正极和负极，晶体管发射级和集电极也可分别连接对应的二极管的负极和正极。
本实施方式中，通过驱动电路可控制IGBT电路通过晶体管导通还是通过二极管导通。具体地，当厂用电向储能元件充电时，闭合第二开关S2，驱动电路驱动IGBT电路通过二极管导通，即实现全桥整流功能；当厂用电异常时，闭合第二开关S2和第二联动开关KM2，驱动电路驱动IGBT电路通过晶体管导通，储能元件放电并经过晶体管组成的逆变电路逆变为交流电后为负载供电。
本实施方式中，支路三相线上设有检测三相电压V1A、V1B、V1C的第一电压检测端，厂用电输出三相线上设有检测三相电压V2A、V2B、V2C的第二电压检测端，控制模块分别连接第一电压检测端、第二电压检测端和驱动电路，并根据第一电压检测端、第二电压检测端检测到的三相电压通过驱动电路控制IGBT电路工作。
本实施方式中，储能元件上并联有电压检测元件VDC，用于对储能元件上的电压进行实时检测，以便实时掌握储能元件储能情况，避免储能元件供电异常。控制模块与电压检测元件VDC连接。本实施方式中，VDC两端分别串联有一个电阻进行限流保护。
当厂用电正常即第一电压检测端检测值正常时，闭合第一开关S1和设置在负载电压输入端的第三开关S3，断开第一联动开关KM1，厂用电通过通断元件SCR1为负载充电；此时，如果电压检测元件VDC检测到储能元件电压较低，则控制模块控制驱动电路驱动IGBT电路工作且通过二极管导通，以实现全桥整流功能为储能元件充电；如果电压检测元件VDC检测到储能元件电压较高，则控制模块通过驱动电路控制IGBT电路停止工作。
当厂用电异常即第一电压检测端检测值异常时，闭合第三开关S3、第二开关S2和第二联动开关KM2，控制模块控制驱动电路驱动IGBT电路工作且通过晶体管导通，以实现逆变功能协助储能元件放电。
本实施方式中，控制模块还根据第二电压检测端的检测值控制驱动电路对IGBT电路的工作状态进行调整，以保证充放电的可靠。
即，本实施方式中，储存回路为厂用电电压正常时闭合S1，S2后，通过第一电阻R1和进线电抗L1、L2、L3给电容组C1，C2进行预充电，通过VDC检测电容组两端电压，电压升高到指定值后闭合KM2，电源装置进入工作待机状态。
厂用电出现短时电压升高或者降低时，V2A、V2B、V2C用于检测电源侧电压并将数据传给控制模块；控制模块通过运算确定需要补偿的电压信息，并控制逆变回路产生补偿电压，补偿电压经过第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第二联动开关KM2和第二开关S2进入主线路，补偿的同时关断SCR1，电压恢复后，接通SCR1的同时关断补偿电压，保证电源进线电压升高或降低时变频调速系统输入电压维持380V标准电压，保证给煤机变频控制系统主回路和控制模块能够正常可靠工作。
本实施方式中，为储能元件充电时，具体可闭合第二开关S2，断开第二联动开关，如此，厂用电通过与第二联动开关KM2并联的限流电阻R1向三相桥式整流电路输送电流，以便进行限流保护。储能元件放电时，闭合第二开关S2和第二联动开关KM2，避免电能浪费，提高储能元件向负载供电的效率。
本实施方式中，储能元件包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的正极和第二电容C2的负极连接三相全桥整流电路，第一电容C1的负极连接第二电容C2的正极。滤波电路采用LRC滤波电路，其由依次串联的电容电阻和电感组成，滤波电路一端连接支路三相线，另一端连接第一电容C1负极。具体的，本实施方式中，滤波电路包括第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第四电感L4。
第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5一端分别连接支路三相线的一相线路具体分别连接第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3靠近第二联动开关KM2的一端，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4分别串联在第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5的另一端，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的另一端均连接第四电感L4，第四电感L4的另一端连接第一电容C1负极。
滤波电路可在储能元件充电或放电时进行电流滤波。
本实施方式中，当闭合第一开关S1和第一联动开关KM1时，可断开第二开关S2，此时，可对支路三相线、IGBT电路和储能元件进行检修。
本实施方式提供的给煤机抗电压扰动电源系统，还包括电流报警装置。支路三相线上还设有检测三相电流L3A、L3B、L3C的电流检测端，电流报警装置连接电流检测端。当电流检测端检测到三相电流L3A、L3B、L3C异常时，电流报警装置进行报警，以便及时提醒工作人员检修。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，包括通断元件(SCR1)、旁路回路、支路三相线、储存回路和逆变回路；
厂用电输出端设有第一开关(S1)，第一开关(S1)分别通过通断元件(SCR1)和旁路回路连接负载，旁路回路上设有第一联动开关(KM1)；
储存回路包括三相桥式整流电路和储能元件，支路三相线上安装有第二开关(S2)；支路三相线第一端与负载连接，其第二端通过三相桥式整流电路连接储能元件；
逆变回路包括六个晶体管，六个晶体管与三相桥式整流电路中六个二极管一一对应，各晶体管发射级和集电极分别连接对应的二极管的正负极，且晶体管为缘栅双极型晶体管，二极管为IGBT内置二极管，晶体管和对应的二极管组成IGBT电路，晶体管基极连接驱动电路。
2.如权利要求1所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，支路三相线上设有第二联动开关(KM2)，第二开关(S2)通过第二联动开关(KM2)连接全桥整流电路，且支路三相线的至少两相线路上设有与第二联动开关(KM2)并联的限流电阻(R1)。
3.如权利要求2所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，第二联动开关(KM2)通过分别对应三相线路的第一电感(L1)、第二电感(L2)和第三电感(L3)连接三相全桥整流电路。
4.如权利要求1所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，包括控制模块，支路三相线上设有检测三相电压V1A、V1B、V1C的第一电压检测端，厂用电输出三相线上设有检测三相电压V2A、V2B、V2C的第二电压检测端，控制模块分别连接第一电压检测端、第二电压检测端和驱动电路，并根据第一电压检测端、第二电压检测端检测到的三相电压通过驱动电路控制IGBT电路工作。
5.如权利要求1所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，储能元件上并联有电压检测元件VDC。
6.如权利要求1所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，储能元件包括第一电容(C1)和第二电容(C2)，第一电容(C1)的正极和第二电容(C2)的负极连接三相全桥整流电路，第一电容(C1)的负极连接第二电容(C2)的正极。
7.如权利要求6所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，包括滤波电路，滤波电路一端连接支路三相线，另一端连接第一电容(C1)负极。
8.如权利要求7所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，滤波电路采用LRC滤波电路。
9.如权利要求1所述的给煤机抗电压扰动电源系统，其特征在于，还包括电流报警装置，支路三相线上还设有检测三相电流L3A、L3B、L3C的电流检测端，电流报警装置连接电流检测端。
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