CN112134347A - 一种交流柔性切换柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一种交流柔性切换柜，具体为一种融合了频率相位跟踪、失压快速检测智能投切系统的柔性切换柜，用于对交流供电系统的柔性投切。交流柔性切换柜用于解决关键负载供电连续问题，因自然灾害、区外故障、电网不合理架构以及计划性停电，引起生产停电或晃电。实际运行中因不同负载功率差异较大，同时不同负载断电后跌落电压参数不同，传统的双电源切换开关在切换时间上无法满足连续性运行需求，而某些情况下不恰当的切换过程将产生较大的瞬态冲击电流，甚至诱发严重生产事故，无法保证供电系统连续安全运行。本发明交流柔性切换柜主要采用频率相位跟踪、失压快速检测以及智能投切控制系统通过系统多模块数据融合实现交流柔性切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种交流柔性切换柜，具体为一种融合了频率相位跟踪、失压快速检测智能投切系统的柔性切换柜，用于对交流供电系统的柔性投切。
背景技术
随着国内智能制造、智能工厂以及大数据发展，电力对其整个系统的保障尤其重要，由于新型业态对电力供应的特殊性，要求对连续供电进行保障，确保系统连续工作；传统的双电源、备自投等系统，不具备柔性切换的基础，造成过长时间的停电，或者引起系统的冲击和震荡。随着数字信号处理技术的速度越来越高，大功率IGBT的广泛应用变成必然，须要将系统的切换模型进行优化控制，对主备两侧电源进行动态跟踪。并且在具备条件是进行柔性切换。
交流柔性切换柜用于解决关键负载供电连续问题，因自然灾害、区外故障、电网不合理架构以及计划性停电，引起生产停电或晃电。一般情况下，通过配置两路不同电源来保证，实际运行中因不同负载功率差异较大，同时不同负载断电后跌落电压参数不同，传统的双电源切换开关在切换时间上无法满足连续性运行需求，而在线式UPS除了设备造价高、维护成本高以及效率等因素外，对电机类负载无法可靠工作。而某些情况下不恰当的切换过程将产生较大的瞬态冲击电流，甚至诱发严重生产事故，无法保证供电系统连续安全运行。
交流柔性切换柜主要涉及到频率相位跟踪、失压快速检测以及智能投切控制系统：
1，频率相位跟踪，现有的频率跟踪技术往往采用过零点鉴频技术，这种技术通过零点比较器进行上升沿和下降沿的中断触发计时，然后计算出频率，一般需要多个波形进行综合滤波处理方能快速计算出频率，而本交流柔性切换柜采用数字鉴频原理，通过数字鉴相和相位微分来数字鉴频相位跟踪，具有稳定性好，鉴频精度高，频响特性好等特性，为柔性切换提供基本的技术支撑。
2，失压快速检测，一般情况下对于失压采用交流采样进行快速全波傅里叶变化，这种方式要实现快速检测往往需要半波以上的波形采集，佳偶啊柔性切换柜在区外故障、意外停电时需要快速识别出失压状态，所以需要采用硬件结合软件综合判据，用软件建立电压正常判断，用硬件触发电压突变，能够精准识别系统失压工况。
3，智能投切控制，对系统的工作状况，每个元件的工作状态，在每种状态下需要进行的精准判断进行智能化建模，协调各个模块完整柔性切换，确保切换准确、安全、快速。
发明内容
鉴于现有设备存在一系列不足之处，本发明提供了一种交流柔性切换柜，它适用于多种负载类型，与传统电力开关元件一样具有高度适应特性。该切换柜能够对主、备交流电网的供电品质进行动态跟踪，在常用电源出现晃电、停电、低电压穿越等情况时，自动通过备用电源进行补给，或者完全切换到备用电源，整个切换过程柔性无冲击软开关。
附图说明
图1为实现交流柔性切换的系统模块。
具体实施方式
一种交流柔性切换柜，该切换柜分为失压快速检测、频率相位跟踪以及智能投切控制，其特征在于：
失压快速检测，通过软件采集交流电压，计算正常电压，同时采用交流硬件比较器，对交流信号进行追踪，当交流信号低于预设门槛时，交流硬件比较器触发系统进行软件比对，通过硬件的触发加速失压识别，比只通过软件采集计算要快速很多，正常的失压可以在2毫秒左右进行识别，正确识别后，将识别结果通知到智能投切控制模块。
数字频率相位跟踪模块主要对主电输入、备电输入以及输出进行数字鉴频跟踪，实时对相位幅值频率进行计算，对各路参数的差进行计算，并形成真值表提供流智能投切控制模块用于柔切切换控制策略实施。
智能投切控制模块，记录主电、备用电源的工作参数，形成当前工况状态，是离线、待机、故障、检修等，正常工作在待机状态，其原理通过控制A区导通角实现功率智能追踪，采集直流母线电压状态，控制B区IGBT对主电参数进行模拟，通过C区IGBT对模拟信号进行开关，自动视算主电和备电的参数差值，形成可实施的切换策略。
当出现主电异常时，失压快速检测模块对主电快速识别，智能投切控制模块将完全打开备电整流模块，采用调制好的备电直流母线对负载进行电力供电，其输出的幅值频率和相位保持不变，智能投切控制模块根据可实施的策略，在主电回路和备电回路间自动交换电力，实现柔切，系统无感知不停电。
本柔性切换柜通过改变过去设计思路用软硬件结合的方法、用尽量廉价的材料实现高的技术指标
失压检测采用软件硬件结合，使得电压的合格阈值和不合格阈值都能得到速度和精准度的保障，于传统的检测手段和方法上具有较大提升，系统造价成本低廉，非常适合工频环境对交流信号的快速精准识别。
数字频率相位跟踪，也是采用软件和硬件想结合的方法，通过常规的交流采样硬件，采用不同的软件数学模型设计，能够快速对相位和频率进行计算识别，硬件成本低廉可靠，软件跟踪速度快，离散差异数字化修正便捷，为切换控制提供精准的基础参数。
智能切换控制，通过对常规IGBT的导通控制，对输出输出的参数进行采集，硬件可靠，市场资源便于获得，软件通过多种工作模型的架构，对系统状态机进行自动识别和控制，切换前识别，切换控制后闭环跟踪，系统实时性好，稳定性高。
Claims (8)
1.一种交流柔性切换柜，该切换柜分为失压快速检测、频率相位跟踪以及智能投切控制等几个模块，其特征在于：系统能快速失压检测、通过数字频率相位跟踪以及通过IGBT进行智能投切。
2.根据权利要求1所述的交流柔性切换柜，其特征在于：快速失压检测由软件和硬件共同构成，软件对正常电压进行检测，硬件对异常失压进行触发。
3.根据权利要求2所述的快速失压检测，该快速失压检测技术中硬件失压检测，采用是交流信号比价检测技术。
4.根据权利要求1所述的交流柔性切换柜，其特征在于：频率相位跟踪采用数字技术，该数字化技术由通用交流采样回路对信号进行采样，采用独特的软件算法完成频率和相位的计算。
5.根据权利要求4所述的频率相位跟踪，其特征在于：跟踪频率在工频50Hz的正负15Hz范围内。
6.根据权利要求1所述的交流柔性切换柜，其特征在于：智能投切控制模块，具有对多路IGBT直接三相独立控制功能。
7.根据权利要求6所述的交流柔性切换柜，其特征在于：IGBT的开通和保护全部由投切控制模块完成。
8.根据权利要求1所述的交流柔性切换柜，其特征在于：备电和主电具有可设定的优先级，备电可以采用直流接入或发电机接入。
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Non-Patent Citations (1)
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| 周学斌;李晓明;杨俊杰;路书敏;黄建明;余先勇: "一种连续供电系统双电源快速柔性切换方法" * |
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