CN109802484A - 一种高压变频器控制系统的电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压变频器控制系统的电源电路，包括电源切换电路，电源切换电路包括两个输入端、自动切换装置和输出端，高压变频器包括移相变压器；第一输入端接低压配电室输出的交流电，第二输入端接移相变压器辅助绕组输出的交流电，输出端通过自动切换装置分别接第一输入端和第二输入端。本发明高压变频器控制系统的电源电路的输出端通过电源切换电路连接低压配电室输出的交流电和移相变压器辅助绕组输出的交流电，可以提高电源供给的可靠性差，保证高压变频器控制系统稳定运行。

Description

一种高压变频器控制系统的电源电路

[技术领域]

本发明涉及高压变频器的控制系统，尤其涉及一种高压变频器控制系统的电源电路。

[背景技术]

目前，高压变频调速器被广泛应用于电力、冶金、石化、矿山等行业中，负载类型包含风机、水泵、压缩机、密炼机、皮带机、提供机等，是一种应用十分广泛且具有高效、节能环保的电气产品，在国民的生产、生活中扮演着非常重要的角色。高压变频调速器由于是高压大容量设计，在生产生活中一旦出现运行故障，将会造成十分重大的生命、财产损失。因此，保证高压变频器的安全可靠运行至关重要。而高压变频器的可靠稳定运行，对于整个控制系统电源的要求就十分关键。而整个高压变频器控制系统电源需求种类十分丰富，既有220V交流供电的各种用电设备，也有直流电源供电的各种板件与模块。因此，为确保各种板件与用电设备的电源供应在各种恶劣工况与极限条件下的稳定可靠运行，冗余设计成为必然选择。

目前现有的高压变压器控制系统电源结构，因缺少冗余设计或冗余设计不合理，可靠性差，给高压变频器控制系统稳定运行，留下各种隐患与缺陷，造成高压变频器工作异常，可能给生产、生活造成重大损失。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性好的高压变频器控制系统的电源电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高压变频器控制系统的电源电路，包括电源切换电路，电源切换电路包括两个输入端、自动切换装置和输出端，高压变频器包括移相变压器；第一输入端接低压配电室输出的交流电，第二输入端接移相变压器辅助绕组输出的交流电，输出端通过自动切换装置分别接第一输入端和第二输入端。

以上所述的电源电路，自动切换装置包括三个继电器、两根火线和两根零线，第一继电器的线圈接在第一火线与第一零线之间，第二继电器的线圈与第一继电器的常开触点串连后接在第一火线与第一零线之间；第三继电器的线圈与第一继电器的常闭触点串连后接在第二火线与第二零线之间；第一火线的第一端接第一输入端的火线，第一火线的第二端通过第二继电器的第一常开触点接输出端的火线；第一零线的第一端接第一输入端的零线，第一零线的第二端通过第二继电器的第二常开触点接输出端的零线；第二火线的第一端接第二输入端的火线，第二火线的第二端通过第三继电器的第一常开触点接输出端的火线；第二零线的第一端接第二输入端的零线，第二零线的第二端通过第三继电器的第二常开触点接输出端的零线。

以上所述的电源电路，包括不间断电源，不间断电源的输入端接低压配电室输出的交流电，输出端接电源切换电路的第一输入端。

以上所述的电源电路，包括主控板供电电路；电源切换电路的第二输入端接移相变压器辅助绕组输出交流电的第一火线和零线；主控板供电电路包括两个开关电源、两个EMI滤波器和主控电源板，第一开关电源的输入端接移相变压器辅助绕组输出交流电的第二火线和零线，输出端通过第一EMI滤波器接主控电源板的第一输入端；第二开关电源的输入端接电源切换电路的输出端，第二开关电源的输出端通过第二EMI滤波器接主控电源板的第二输入端，主控电源板的输出端接高压变频器控制系统的主控板。

以上所述的电源电路，主控电源板包括两个隔离二极管、滤波电路和稳压电路，第一隔离二极管的阳极接第一EMI滤波器的输出端，第二隔离二极管的阳极接第二EMI滤波器的输出端，两个隔离二极管的阴极接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端通过稳压电路接所述的主控板。

以上所述的电源电路，高压变频器控制系统的可编程逻辑控制器的电源输入端接电源切换电路的输出端。

以上所述的电源电路，包括辅助供电电路，辅助供电电路包括隔离变压器和第三开关电源，隔离变压器的原边绕组接电源切换电路的输出端，隔离变压器的副边绕组接第三开关电源的第一交流电输入端；第三开关电源的第二交流电输入端接接移相变压器辅助绕组输出交流电的第二火线和零线。

以上所述的电源电路，高压变频器控制系统的数据检测板、数据转换板、可编程逻辑控制器的人机交互模块、采样模块和信号隔离器分别接第三开关电源，由第三开关电源供电。

本发明高压变频器控制系统的电源电路的输出端通过电源切换电路连接低压配电室输出的交流电和移相变压器辅助绕组输出的交流电，可以提高电源供给的可靠性差，高压变频器控制系统运行的稳定性得以提高。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例高压变频器控制系统的电源电路的系统框图。

图2是本发明实施例电源切换电路的电路原理图。

图3是本发明实施例主控板供电电路的原理框图。

图4是本发明实施例主控电源板的原理框图。

图5是本发明实施例辅助供电电路的原理框图。

[具体实施方式]

本发明高压变频器控制系统的电源电路的结构和原理如图1至图5所示。

如图1所示，高压变频器的控制系统包括主控板、可编程逻辑控制器(PLC)、数据检测板、数据转换板、人机交互模块、采样模块和信号隔离器。

高压变频器控制系统的电源电路包括电源切换电路，不间断电源(UPS)、主控板供电电路和辅助供电电路。高压变频器控制系统的电源电路外接两路电源，一路是工厂低压配电室的单相输出电路，另一路是高压变频器移相变压器T1的辅助绕组(星形连接)的三相输出电路，三相输出电路通过空气开关Q2与变压器T1的辅助绕组的输出端连接。

如图2所示，电源切换电路包括两个输入端、自动切换装置和输出端，高压变频器包括移相变压器T1。电源切换电路的第一输入端的火线L0-1和零线N0-1通过不间断电源(UPS)和空气开关Q1接低压配电室输出的交流电火线端子AC-L和零线端子AC-N；第二输入端接移相变压器T1辅助绕组输出三相交流电的火线2L3和零线2N，电源切换电路的输出端3L2和3N2通过自动切换装置分别接第一输入端和第二输入端。

自动切换装置包括三个继电器K25、KM3和KM4、两根火线和两根零线。继电器K25的线圈接在第一火线与第一零线之间，继电器KM4的线圈与继电器K25的常开触点串连后也接在第一火线与第一零线之间。继电器KM3的线圈与继电器K25的常闭触点串连后接在第二火线与第二零线之间。

第一火线的第一端接电源切换电路的第一输入端的火线L0-1，第二端通过继电器KM4的第一常开触点接输出端的火线3L2；第一零线的第一端接电源切换电路的第一输入端的零线N0-1，第二端通过继电器KM4的第二常开触点接输出端的零线3N2。

第二火线通过空气开关Q3接移相变压器T1辅助绕组输出三相交流电C相的火线2L3，通过继电器KM3的第一常开触点接输出端的火线3L2；第二零线通过空气开关Q3接移相变压器T1辅助绕组输出三相交流电的零线2N，通过继电器KM3的第二常开触点接输出端的零线3N2。

高压变频器控制系统的可编程逻辑控制器(PLC)的电源输入端接电源切换电路的输出端3L2和3N2。

如图3所示，主控板供电电路包括两个开关电源、两个EMI滤波器和主控电源板，第一开关电源的输入端接移相变压器T1辅助绕组输出交流电的B相的火线2L2和零线2N，第一开关电源的输出端通过第一EMI滤波器接主控电源板的第一输入端。第二开关电源的输入端接电源切换电路输出端的火线3L2和零线3N2，第二开关电源的输出端通过第二EMI滤波器接主控电源板的第二输入端，主控电源板的输出端接高压变频器控制系统的主控板。

如图4所示，主控电源板包括两个隔离二极管、滤波电路和稳压电路，第一隔离二极管的阳极接第一EMI滤波器的输出端，第二隔离二极管的阳极接第二EMI滤波器的输出端，两个隔离二极管的阴极接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端通过稳压电路接主控板，向主控板供电。

如图5所示，辅助供电电路包括隔离变压器T2和第三开关电源，隔离变压器T2的原边绕组接电源切换电路的输出端3L2和3N2，隔离变压器的副边绕组接第三开关电源的第一交流电输入端L21和N21。第三开关电源的第二交流电输入端2L2和2N接接移相变压器T1辅助绕组输出交流电B相的火线2L2和零线2N。

如图1和图5所示，高压变频器控制系统的数据检测板、数据转换板、可编程逻辑控制器的人机交互模块、采样模块和信号隔离器分别接第三开关电源，由第三开关电源供电。

本发明实施例变频器控制系统的电源电路的工作过程如下：上电顺序为先接通工厂低压配电室配电的220V单相电，再接通三相供电。

合上空气断路器Q1，L0与N0得电，经过UPS电源后L0-1与N0-1得电，连接在L0-1与N0-1的K25继电器动作，使得KM4继电器得电动作，此时KM3继电器不动作。电源电路的输出端子3L2与3N2与L0-1与N0-1连接。在正常情况下，变频器控制系统的220V交流电源由低压配电室提供。

在高压变频器正常工作过程中，也要合上空气开关Q3，与高压变频器移相变压器T1的辅助绕组(星形连接)的三相输出电路连接，一旦工厂低压配电室停电或者配电系统出现故障，K25继电器失电，导致KM4继电器失电，此时KM3继电器便可得电动作，电源电路的输出端子3L2与3N2自动切换成与2N与2L3连接，变频器控制系统交流220V电源由变频器内部的移相变压器T1的辅助绕组提供电力。工厂低压配电室供电恢复正常时，K25继电器又得电动作，使得KM4继电器得电动作，KM3继电器失电。电源电路的输出端子3L2与3N2又恢复与L0-1与N0-1连接，控制系统220V交流电源又恢复由工厂低压配电室提供。变频器控制系统交流220V控制电源的切换是自动完成的，无需人工干预，完全实现自动化。

主控板双电源供电电路的电气原理图如图3和图4所示，包含开关电源1与开关电源2，两个EMI滤波器，一块主控电源板BZ1及一块主控板BZ2

其中开关电源1输入与移相变压器T1的辅助绕组低压电源的2N、2L2端子连接，经过EMI滤波器EMI-1滤波后，输入主控电源板BZ1。开关电源2的输入接在交流220V自动切换系统的输出端子3L2、3N2上，经过EMI滤波器EMI-2滤波后，也输入主控电源板BZ1。主控电源板BZ1将两路经过EMI滤波器滤波的直流电压转换成一路直流电压输出给到高压变频器的核心主控板BZ2。所以，此电路供电电源有三个，可以实现三保险，但重点在于双开关电源供电，即使一个开关电源异常，仍不影响核心主控板BZ2供电。

辅助供电电路是交流双输入开关电源系统，如图5所示，包含一个隔离变压器T2、一个开关电源3及电源相关负载如人机交互模块HMI、信号隔离器、PLC采样模块、数据采集板与数据转换板。其中隔离变压器T2输入与3L2、3N2相连，将220V交流电压经过隔离、滤波后接入开关电源板其中一路交流输入，输入接口为L21、N21。开关电源3的另一路交流输入电压则接到移相变压器T1的辅助绕组低压电源的2N、2L2端子上。3L2与3N2正常情况下与工厂配电L0与N0相联接，为排除工厂配电系统的其他设备的串扰，需要加隔离变压器T2进行隔离，排除干扰后接入L21与N21开关电源接口。2L2与2N来自移相变压器T1，移相变压器本身就有隔离干扰功能，不需要另外隔离变压器。两路交流输入电压经过处理后供给开关电源使用，开关电源次级为多路输出，分别供给人机交互模块HMI、信号隔离器、PLC采样模块、数据采集板与数据转换板。

开关电源3为双输入整流回路，L21与N21为一个输入整流回路，2L2与2N为另一个输入整流回路，其中一个输入回路损坏，仍不影响另一个输出回路正常工作。

本发明以上实施例的高压变频器控制系统电源电路采用多重冗余结构，可以应对各种情况下的配电系统停电、配电系统故障，开关电源故障等，多重冗余结构确保高压变频器的控制系统电源在各种工况与极限情况下都能长期稳定、可靠运行，给高压变频器稳定工作提供可靠保障。

Claims (8)

1.一种高压变频器控制系统的电源电路，高压变频器包括移相变压器，其特征在于，包括电源切换电路，电源切换电路包括两个输入端、自动切换装置和输出端，第一输入端接低压配电室输出的交流电，第二输入端接移相变压器辅助绕组输出的交流电，输出端通过自动切换装置分别接第一输入端和第二输入端。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，自动切换装置包括三个继电器、两根火线和两根零线，第一继电器的线圈接在第一火线与第一零线之间，第二继电器的线圈与第一继电器的常开触点串连后接在第一火线与第一零线之间；第三继电器的线圈与第一继电器的常闭触点串连后接在第二火线与第二零线之间；第一火线的第一端接第一输入端的火线，第一火线的第二端通过第二继电器的第一常开触点接输出端的火线；第一零线的第一端接第一输入端的零线，第一零线的第二端通过第二继电器的第二常开触点接输出端的零线；第二火线的第一端接第二输入端的火线，第二火线的第二端通过第三继电器的第一常开触点接输出端的火线；第二零线的第一端接第二输入端的零线，第二零线的第二端通过第三继电器的第二常开触点接输出端的零线。

3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，包括不间断电源，不间断电源的输入端接低压配电室输出的交流电，输出端接电源切换电路的第一输入端。

4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，包括主控板供电电路；电源切换电路的第二输入端接移相变压器辅助绕组输出交流电的第一火线和零线；主控板供电电路包括两个开关电源、两个EMI滤波器和主控电源板，第一开关电源的输入端接移相变压器辅助绕组输出交流电的第二火线和零线，输出端通过第一EMI滤波器接主控电源板的第一输入端；第二开关电源的输入端接电源切换电路的输出端，第二开关电源的输出端通过第二EMI滤波器接主控电源板的第二输入端，主控电源板的输出端接高压变频器控制系统的主控板。

5.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于，主控电源板包括两个隔离二极管、滤波电路和稳压电路，第一隔离二极管的阳极接第一EMI滤波器的输出端，第二隔离二极管的阳极接第二EMI滤波器的输出端，两个隔离二极管的阴极接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端通过稳压电路接所述的主控板。

6.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，高压变频器控制系统的可编程逻辑控制器的电源输入端接电源切换电路的输出端。

7.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于，包括辅助供电电路，辅助供电电路包括隔离变压器和第三开关电源，隔离变压器的原边绕组接电源切换电路的输出端，隔离变压器的副边绕组接第三开关电源的第一交流电输入端；第三开关电源的第二交流电输入端接接移相变压器辅助绕组输出交流电的第二火线和零线。

8.根据权利要求7所述的电源电路，其特征在于，高压变频器控制系统的数据检测板、数据转换板、可编程逻辑控制器的人机交互模块、采样模块和信号隔离器分别接第三开关电源，由第三开关电源供电。