CN205105110U - 多电源输入的变频器主电路拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构，包括整流单元、储能单元和逆变单元，所述整流单元包含n个（n为大于等于2的自然数）三相整流模块，所述的n个三相整流模块的输入端分别连接至独立电源，所述的n个三相整流模块的输出端并联后与所述储能单元的输入端连接，所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接，所述逆变单元的输出端连接至电机。本实用新型易于实现、成本低、可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变频器主电路拓扑结构，特别是公开一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构。
背景技术
如今，不论是出于节能降耗的考虑还是工艺调速有需求，使用变频器驱动电机已经非常普遍，变频器技术经过多年的发展和大规模的工业应用，变频器产品本身的故障率已经非常低，运行相对稳定。然而，由于电网或局部电网的故障导致的电网失电等外部故障因素仍然会导致变频器发生故障而停机。在一些对设备运行可靠性要求较高的场合，一旦电网掉电导致设备停机，轻则会造成经济损失，重则会造成安全事故。在这些应用场合，为了防止由于电网掉电造成的非正常停机故障，一般会在变频器的直流母线处配置后备电池作为紧急备用，或者采用双路输入电源配置两套变频器（或直接驱动电机）进行热备份或冷备份。若使用前者方案，为了满足电网掉电时短时间内不影响设备运行的需求，需要的电池容量较大，大量的电池长时间处于待机状态，需要定期维护和更换，电机容量越大，性价比越低。若使用后者方案，会额外增加费用，且在电源切换过程中会导致设备短暂停止运行，影响生产。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的局限，公开一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构，使用本拓扑结构的变频器，变频器的输入端可以接n组（n为大于等于2的自然数）独立电源，任何一组电源正常即可满足变频器正常运行的需求。
本实用新型是这样实现的：一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：包括整流单元、储能单元和逆变单元，所述整流单元包含有n个三相整流模块，n为大于等于2的自然数，所述的n个三相整流模块的输入端分别连接独立电源，所述的n个三相整流模块的输出端并联后与所述储能单元的输入端连接，所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接，所述逆变单元的输出端连接至电机。
所述整流单元中的三相整流模块在最简单的情况下为三相整流桥。所述的三相整流模块还可以包括三相电抗器或滤波器和交流预充电单元，所述的三相电抗器或滤波器和所述交流预充电单元串联后连接至三相整流桥的输入端。
所述的储能单元设有两个输入端子I+和I-，两个输出端子O+和O-，在最简单的情况下可以仅包含电容模块。所述的储能单元还可以包括电池模块、直流电抗器和直流预充电单元，将所述储能单元中的电容模块和所述电池模块并联，并联后的一端作为输出端子O+，另外一端作为输出端子O-，再将所述直流电抗器和所述直流预充电单元串联，串联后的一端连接至所述的输出端子O+、另一端连接至所述的输入端子I+，或一端连接至所述的输出端子O-、另一端连接至所述的输入端子I-。
所述逆变单元为电压源型逆变器，所述电压源型逆变器的输出为基波频率变化的电压或基波频率固定的电压，电压等级为380V～10kV。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型在已经配置了多套独立电源的应用场合，有二路以上电源同时供电情况下，不需要配置额外的后备电池，当某一路电源失电时，剩余的电源会继续供电，变频器输出不会产生任何波动。若采用一路电源供电，另外一路备份的方式，这在原有电源间断，切换到新电源供电的过程中，由于直流环节电容的存在，可以确保电机运行不受波动。本实用新型仅需要一套变频器即可实现输入电源的冗余备份功能，便于维护，成本低。
2）本实用新型基于成熟的变频器技术，不仅易于实现，而且便于维护，成本低。
附图说明
图1是本实用新型结构的方框示意图。
图2是本实用新型实施例的三相整流模块结构的方框示意图。
图3是本实用新型实施例的储能单元结构的方框示意图。
图中：1、整流单元；101、三相整流桥；102、三相电抗器或滤波器；103、交流预充电单元；
2、储能单元；201、电容模块；202、电池模块；203、直流电抗器；204、直流预充电单元；
3、逆变单元；4、电机。
具体实施方式
根据附图1，本实用新型一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构包括整流单元1、储能单元2和逆变单元3。所述的整流单元1包含n个（n为大于等于2的自然数）三相整流模块，所述的n个三相整流模块的输入端分别连接独立电源，所述的n个三相整流模块的输出端并联后与所述的储能单元2的输入端连接，所述的储能单元2的输出端与所述逆变单元3的输入端连接，所述的逆变单元3的输出端连接至电机4。所述的储能单元设有两个输入端子I+和I-，两个输出端子O+和O-。所述逆变单元为电压源型逆变器，所述电压源型逆变器将直流电压转换为基波频率变化的电压或基波频率固定的电压后输出，电压等级为380V～10kV。所述逆变单元的负载为电机或其他适用逆变器驱动的负载。
所述的整流模块通过二极管或其他电力电子器件如IGBT，IGCT，IEGT，SCR等组成可控、半控或不可控整流电路，将电网交流电压转化为直流电压。所述整流单元中的三相整流模块在最简单的情况下为三相整流桥。
根据需要，所述的三相整流模块还可以配置三相电抗器或滤波器，若需要抑制上电瞬间的冲击电流，还需要配置交流预充电单元，所述的三相电抗器或滤波器和所述交流预充电单元串联后连接至三相整流桥的输入端。
所述储能单元使用电解电容或膜电容将直流电压进行平滑滤波，并存储一定容量的电能，在最简单的情况下可以仅包含电容模块。根据需要，所述的储能单元也可以额外配置电池模块，增加系统的冗余度，还可以配置直流电抗器和直流预充电单元。
本实用新型由于配置了n个（n为大于等于2的自然数）整流模块，每个整流模块都有各自独立的输入电源，只要有一路输入电源正常，变频器即可正常运行。运行过程中某一路电源失电时，其他路电源会继续供电，变频器输出不会产生任何波动。在已经配置了多套独立电源的应用场合，使用本拓扑的变频器，不需要配置额外的后备电池，仅需要一套变频器即可实现输入电源的冗余备份功能。易于实现，便于维护，成本低。
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步阐述：
根据图2，是本实用新型三相整流模块具体实施例的结构方框示意图。三相整流模块包括三相整流桥101、三相电抗器或滤波器102及交流预充电单元103。所述的三相电抗器或滤波器102和所述交流预充电单元103串联后连接至三相整流桥101的输入端。变频器不需要交流预充电时可以省略所述交流预充电单元103；变频器输入端功率因数和谐波满足要求时，可以省略所述三相电抗器或滤波器102，所述整流模块在最简单情况下可以仅为三相整流桥。
根据图3，是本实用新型储能单元具体实施例的结构方框示意图。储能单元包括电容模块201、电池模块202、直流电抗器203和直流预充电单元204。将所述储能单元中的电容模块201和所述电池模块202并联，并联后的一端作为输出端子O+，另外一端作为输出端子O-，再将所述直流电抗器203和所述直流预充电单元204串联，串联后的一端连接至所述的输出端子O+、另一端连接至所述的输入端子I+，或一端连接至所述的输出端子O-、另一端连接至所述的输入端子I-。
所述电池模块202可以增加系统的冗余度，在所有输入电源同时失电时，可以为系统提供一定时间的能量支撑，不需要此功能时，电池模块202可以省略。所述直流电抗器203或所述直流预充电单元204也可以不串联连接，分别连接在输入端子I+和输出端子O+之间，以及输入端子I-和输出端子O-之间。
所述直流电抗器203可以减小输入电压的谐波和直流电压的波动，系统满足要求时，可以省略所述直流电抗器203。
所述直流预充电单元204可以抑制变频器上电瞬间的冲击电流，变频器已经配置有交流预充电单元或者系统不需要预充电时，可以省略所述直流预充电单元204。
所述储能单元最简单情况下可以仅包含电容模块201。
上述具体实施例仅是本实用新型的较佳实施例，用于对本实用新型作详细解释，而并非是对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员显然可以根据本实用新型公开的内容对具体实施方式作各种等同修改、变化和替换，这些等同修改、变化和替换都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围以本案权利要求书的描述为准。
Claims (6)
1.一种多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：包括整流单元、储能单元和逆变单元，所述整流单元包含有n个三相整流模块，n为大于等于2的自然数，所述的n个三相整流模块的输入端分别连接独立电源，所述的n个三相整流模块的输出端并联后与所述储能单元的输入端连接，所述储能单元的输出端与所述逆变单元的输入端连接，所述逆变单元的输出端连接至电机。
2.根据权利要求1所述的多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：所述整流单元中的三相整流模块包括三相整流桥。
3.根据权利要求1或2所述的多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：所述的三相整流模块还包括三相电抗器或滤波器和交流预充电单元，所述的三相电抗器或滤波器和所述交流预充电单元串联后连接至三相整流桥的输入端。
4.根据权利要求1所述的多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：所述的储能单元包括电容模块，所述的储能单元设有两个输入端子I+和I-，两个输出端子O+和O-。
5.根据权利要求1或4所述的多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：所述的储能单元还包括电池模块、直流电抗器和直流预充电单元，将所述储能单元中的电容模块和所述电池模块并联，并联后的一端作为输出端子O+，另外一端作为输出端子O-，再将所述直流电抗器和所述直流预充电单元串联，串联后的一端连接至所述的输出端子O+、另一端连接至所述的输入端子I+，或一端连接至所述的输出端子O-、另一端连接至所述的输入端子I-。
6.根据权利要求1所述的多电源输入的变频器主电路拓扑结构，其特征在于：所述逆变单元为电压源型逆变器，所述电压源型逆变器的输出为基波频率变化的电压或基波频率固定的电压，电压等级为380V～10kV。
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| CN201520960061.2U CN205105110U (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 多电源输入的变频器主电路拓扑结构 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105914850A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-31 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种轨道车辆用不间断电源装置 |
| CN110556826A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-10 | 深圳供电局有限公司 | 交流供电系统 |
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2015
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