CN201113439Y - 大功率变频器工变频自动切换装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，包括断路器、变频输入接触器、变频输出接触器、旁路接触器、中央控制单元和电压互感器；若需将变频器切换至工频时，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开变频器输出，瞬时切换至工频；若需要切换至变频，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开工频回路，瞬时切换至变频器。本实用新型实现了大功率变频器在工频和变频之间的自动平滑切换，确保了中、高压变频控制系统的可靠性、安全性、连续性，具有广阔的应用前景。

Description

大功率变频器工变频自动切换装置
技术领域
本实用新型涉及工变频切换技术，尤其是涉及一种改进型中、高压大功率变频器工变频自动切换装置。
背景技术
在中、高压变频领域中，由于电机功率一般都比较大，系统对电机和相关控制系统的可靠性、安全性、连续性要求非常高。因此，除了变频系统要求具有高可靠性外，旁路系统的设计显得尤为重要。
目前，常用的工变频自动切换方式是采用延时等待的办法进行切换，这种切换方式存在如下缺点：
(1)把电机从变频器切入输入电网，或者从输入电压切换至变频器，不能保证变频器的输出电压的频率与输入电网的频率一致，也不能保证变频器输出电压与电网电压同相，因此，不能保证平滑切换，对电机会产生很大冲击。
(2)变频和工频切换死区时间较长。
(3)对于中高压大功率电动机来说，在断开变频器输出或工频输入电源后，虽然主磁场消失，但曾经被主磁场磁化的转子铁芯依然存在剩磁，与此同时由于断开变频器输出或工频输入电源后，由于惯性电动机转子依然高速旋转，在定子线圈产生的感应电动势并不会在极短的时间内消失，只是有所衰减。因此切换时间很难把握，若切换时间过短，势必会对电机、电网、变频器造成强大的冲击，而时间过长又将影响生产的正常进行。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种改进型中、高压大功率变频器工变频自动切换装置，以解决目前采用延时等待的办法进行工变频自动切换所具有诸多缺陷的技术问题。
为解决上述问题，本实用新型公开一种大功率变频器工变频自动切换装置，包括：断路器、变频输入接触器、变频输出接触器、旁路接触器、中央控制单元和电压互感器；
所述断路器、所述变频输入接触器、所述变频输出接触器和所述旁路接触器的触点分别通过一光电耦合器连接至所述中央控制单元，且所述中央控制单元的输出端分别经过一分合闸控制电路，由其包含的继电器分别驱动所述断路器、所述变频输入接触器、所述变频输出接触器和所述旁路接触器的合闸与分断；
所述电压互感器耦接在变频器的输入端和电网之间，检测所述变频器输入电网的电压信号，并传送至所述中央控制单元，所述中央控制单元实时计算输入电网的频率和相位；
若需将变频器切换至工频时，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开变频器输出，瞬时切换至工频；若需要切换至变频，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开工频回路，瞬时切换至变频器。
本实用新型的大功率变频器工变频自动切换装置还包括：滤波器和A/D转换器，所述滤波器连接在所述电压互感器的输出端，而所述A/D转换器连接在该滤波器和所述中央控制单元的一个输入端之间。
较优的，所述滤波器为一电容器。
本实用新型的大功率变频器工变频自动切换装置还包括：还包括：驱动电路，连接在所述中央控制单元的一个输出端，接收所述中央控制单元输出的控制信号并控制所述变频器。
较优的，，所述分合闸控制电路包括：光电耦合器和所述继电器，该光电耦合器连接在所述中央控制单元的一个输出端和所述继电器之间。
较优的，所述中央控制单元为一微处理器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型装置能使中、高压大功率变频器在工变频自动切换前，保持变频器输出电压的频率和相位与电网电压的频率和相位相同，从而保证平滑切换，大大减小了切换过程对电机、变频器和电网的冲击，而且切换死区时间短暂，确保了中、高压变频控制系统的可靠性、安全性、连续性。
附图说明
图1是本实用新型装置与变频器、电机连接的原理示意图。
图2是本实用新型装置的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型改进型中、高压大功率变频器工变频自动切换装置包括进线断路器(QF)110、变频器120、变频输入接触器(KM1)130、变频输出接触器(KM2)140、旁路接触器(KM3)150、中央控制单元160和电压互感器(CT)170。
同时，请结合参考图2所示的电路结构示意图。通过所述电压互感器170检测所述变频器120输入电网的电压，电压互感器信号通过电容器210滤波后，再通过A/D转换器220转换为数字电网电压信号送入微处理器(MCU)230，所述微处理器230根据输入电网电压信号，实时计算出输入电网的频率和相位。
为了准确判断所述断路器110、各接触器130、140和150的闭合、断开状态，所述断路器110、以及所述接触器130、140和150的触点都通过光电耦合器240以开关量形式引入所述微处理器230。由于当所述变频器120故障后，必须切换至工频运行，因此，变频器故障信号也通过一个光电耦合器240以光电耦合形式接入所述微处理器230。
所述微处理器230输出的所述断路器110、各接触器130、140和150的合分闸控制信号分别通过一个分合闸控制电路250来控制所述断路器110、各接触器130、140和150合闸与分断。具体来说，所述分合闸控制电路250包括一个光电耦合器，与所述微处理器230输出端连接，以及继电器(即图2中K1)251，通过光电耦合器输出驱动所述继电器251，所述继电器251的触点直接驱动所述断路器110、各接触器130、140和150合闸与分断。
另外，所述微处理器230输出的变频器控制信号，经驱动电路260直接控制所述变频器120。
在变频运行时，若所述变频器120故障突然发生，如果系统需要立即断开所述变频器120的输出，则立即控制所述变频输入接触器130、所述变频器输出接触器140分断，延时一段时间，等退磁时间到后，驱动所述旁路接触器150合闸，系统工频运行。如果变频故障情况下不需要立即断开变频器输出，或工频切换命令由人工发出，本装置首先控制所述变频器120运行至电网频率，然后通过锁相技术使输出所述变频器120的输出相位与输入电网电压的相位逼近后，分断所述变频输入接触器130和所述变频器输出接触器140，使所述变频器120输出切换，并瞬时驱动所述旁路接触器150合闸，切换至工频运行。
在工频运行时，若需要切换至变频，本装置首先驱动所述变频输入接触器130合闸(所述变频器输出接触器140分断)，继而启动所述变频器120并加速至电网频率，同样，通过锁相技术使输出所述变频器120的输出相位与输入电网电压的相位逼近后，分断所述旁路接触器150，断开工频回路，并瞬时驱动所述变频器输出接触器140合闸，系统切换至变频器运行。

Claims (6)

1. 一种大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，包括断路器、变频输入接触器、变频输出接触器、旁路接触器、中央控制单元和电压互感器；
所述断路器、所述变频输入接触器、所述变频输出接触器和所述旁路接触器的触点分别通过一光电耦合器连接至所述中央控制单元，且所述中央控制单元的输出端分别经过一分合闸控制电路，由其包含的继电器分别驱动所述断路器、所述变频输入接触器、所述变频输出接触器和所述旁路接触器的合闸与分断；
所述电压互感器耦接在变频器的输出端和电网之间，检测所述变频器输入电网的电压信号，并传送至所述中央控制单元，所述中央控制单元实时计算输入电网的频率和相位；
若需将变频器切换至工频时，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开变频器输出，瞬时切换至工频；若需要切换至变频，所述中央控制单元使输出变频器输出相位与输入电网电压的相位逼近，继而断开工频回路，瞬时切换至变频器。
2. 根据权利要求1所述的大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，还包括：滤波器和A/D转换器，所述滤波器连接在所述电压互感器的输出端，而所述A/D转换器连接在该滤波器和所述中央控制单元的一个输入端之间。
3. 根据权利要求2所述的大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，所述滤波器为一电容器。
4. 根据权利要求1所述的大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，还包括：驱动电路，连接在所述中央控制单元的一个输出端，接收所述中央控制单元输出的控制信号并控制所述变频器。
5. 根据权利要求1所述的大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，所述分合闸控制电路包括：光电耦合器和所述继电器，该光电耦合器连接在所述中央控制单元的一个输出端和所述继电器之间。
6. 根据权利要求1至5任何一项所述的大功率变频器工变频自动切换装置，其特征在于，所述中央控制单元为一微处理器。
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