CN205986698U - 用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压供电领域，具体涉及一种用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置。本实用新型旨在解决无需在停电停机情况下进行高压变频器和工频电网的双向同步切换，保证高压电机能够持续、稳定运行的问题。本实用新型包括投切柜和隔离柜，投切柜包括切换开关；隔离柜包括变频电源开关、限流电抗器、互感器、自动准同期单元以及控制器。本实用新型的有益效果在于不停电、不停机状况下进行的高压变频器和工频电网的双向同步切换，保证了拖动负载连续、稳定运行，将变频器的风险性降到最低限度。

Description

用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置

技术领域

本实用新型涉及高压供电领域，具体涉及一种用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置。

背景技术

随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，原来制约高压大功率变频调速装置的高压问题，通过器件串联或单元串联技术得到了很好的解决。高压变频器已在工矿企业的关键设备、大功率设备中广泛应用，为节能降耗发挥了重要作用。高压变频器是由电力电子器件组成的复杂系统，其长期运行，由于器件老化、环境腐蚀、电源电压波等因素制约而发生故障，造成停车停机对生产影响较大。另外，变频器日常维护管理要求，要定期倒换机台，进行变频器维护保养。市场上现有变频器旁路柜，仅能在电源停电情况下进行开关投切，存在问题是不能同步投切，不能实现无扰动切换。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供了一种无需在停电情况下进行，保证高压电机能够持续、稳定运行的用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，包括隔离柜和投切柜，所述投切柜包括切换开关；隔离柜内包括变频电源开关、限流电抗器、互感器、自动准同期单元以及控制器；

所述切换开关为两个，一个设置于变频输出电路中，另一个设置于工频电网中，所述限流电抗器与设置于变频电路的切换开关耦合连接，所述变频电源开关和限流电抗器分别连接于所述高压变频器的输入端和输出端，所述变频电源开关与外部高压电源连接，所述变频电路中的切换开关与外部高压电机对应连接；设置于工频电网的切换开关连接于所述高压电源和高压电机之间，所述高压电源的输入端和限流电抗器的输出端均连接有互感器，所述自动准同期单元连接于所述高压变频器两端，所述控制器用于控制整个电路的正常运行。

其中，限流电抗器主要用来抑制锁相成功时因相位、幅值误差导致并网瞬间的变频器输出电流波动，减少切换瞬间变频器输出电流突变造成变频过流故障的发生机率。真空接触器即可实现远程DCS的自控制控制，又可实现高压五防闭锁。

优选的，所述隔离柜还包括两套高压熔断器组，其中一套高压熔断器组设置于所述高压电源的输入端和与其对应连接的互感器之间，另外一套高压熔断器组设置于所述限流电抗器的输出端和与其对应连接的互感器之间；所述一套高压熔断器组包括两只高压熔断器，所述两只高压熔断器分别接于所述互感器的输入侧的两端上。

优选的，所述切换开关为高压真空断路器，所述互感器为电压互感器，所述变频电源开关为高压真空接触器。

优选的，所述自动准同期单元包括分别对应连接的两套电压抽取单元、中央处理模块以及I/O模块，一套用于抽取工频电网电源侧的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器电源输入端连接，另一套用于抽取高压电机侧的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器负载输出端连接，所述电压抽取单元的二次绕组分别与所述自动准同期单元的接口板连接。自动准同期单元抽取出网侧和负载侧两侧电源电压的瞬时值，与预制的同期并列条件相运算，利用算法锁相环技术调整变频器输出频率，使变频器输出频率、电压与网侧电压的相位、幅值、频率接近，然后通过可编控制及自动开关完成工频与高压变频同步投切。

优选的，还包括指示灯L1和指示灯L2，指示灯L1通过电容C1与所述高压电源电连接，指示灯L2通过电容C2与所述限流电抗器输出端电连接。

本实用新型的有益技术效果在于：

1.该实用新型的切换模式是在不停电、不停机状况下进行的，保证了拖动负载连续、稳定运行，将变频器的风险性降到最低限度。

2.变频与工频旁路切换是双向的模式，两种“变切工模式”、“工切变模式”是双向且可逆地切换。

3.采用自动准同期装置扑捉同期点两侧电源间频差、相角差、电压差信号，采用锁相技术和控制器实现变频输出同期并列过程微调整。

附图说明

图1为本实用新型的整体连接示意图；

其中，1、3和6、8分别为隔离柜和投切柜的连接导体及支撑绝缘件，2为高压真空接触器，5为限流电抗器，7为设置于变频电路的高压真空断路器，9为设置于工频电网的高压真空断路器，11、12为与高压电源连接的一套高压熔断器组及电压互感器，13、14为与限流电抗器输出端连接的一套高压熔断器组及电压互感器，10为闭锁件，4为高压变频器，15高压电源，16高压电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。以实施例中所涉及的设备或材料，如无特别说明则均为常规设备或材料；所涉及的方法步骤如无特别说明则均为常规方法步骤。

实施例1：一种用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，包括隔离柜和投切柜，投切柜包括切换开关，隔离柜内包括高压真空接触器2、限流电抗器5、电压互感器、两套高压熔断器组、自动准同期单元以及控制器。切换开关为高压真空断路器，高压真空断路器为两个，一个设置于变频输出电路中的高压真空断路器7，另一个设置于工频电网中的高压真空断路器9.

设置于变频输出电路中的高压真空断路器7和限流电抗器5对应连接，高压变频器4的输入端和输出端分别对应连接有高压真空接触器2和限流电抗器5，高压真空接触器2与外部高压电源15连接，设置于变频输出电路中的高压真空断路器7与高压电机16对应连接；设置于工频电网中的高压真空断路器9连接于高压电源和高压电机之间；电压互感器12通过一套高压熔断器组11与高压电源15的输出端电连接，电压互感器14通过另一套高压熔断器组13与限流电抗器5的输出端对应连接，一套高压熔断器组包括两只高压熔断器，两只高压熔断器分别接于互感器的输入侧的两端上。高压带电指示灯L1通过电容C1与高压电源电连接，高压带电指示灯L2通过电容C2与限流电抗器5的输出端电连接。设置于变频电路的高压真空断路器7与设置于工频电网的高压真空断路器9之间连接有闭锁键10。控制器用于控制整个电路的正常运行。高压真空接触器2的输入端和输出端分别设置有投切柜的连接导体1和支撑绝缘体3；设置于变频电路的高压真空断路器7的输入端和输出端分别设置有隔离柜的连接导体6和支撑绝缘体8。

自动准同期单元包括分别对应连接的两套电压抽取单元、中央处理模块以及I/O模块，一套用于抽取网侧电压的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器4输入端连接，一套用于抽取负载侧电压的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器4输出端连接，两个电压抽取单元的二次绕组分别与自动准同期单元的接口板连接。

其工作方式为：高压变频器4切换工频电网的工作模式，首先是高压变频器4拖动电动机运行，电压互感器12抽取此时的电源电压，电压互感器14抽取高压变频器4输出端侧的电压，两侧的电压互感器12和14进入控制器，通过软件锁相技术，调整变频器频率，当高压变频器4的输出频率、幅值、相位都与电网相符时,瞬时输出设置于工频电网的高压真空断路器9合闸指令实现并网，同时输出设置于变频电路的高压真空断路器7开关跳闸指令，并网后将电动机从变频切出，投入工频运行。

工频电网切换高压变频器的工作模式，首先由工频电源拖动电动机运行，高压电源此时经1-9-8-18输出给高压电动机。其次，变频器需充电，再次将变频器空载带动限流电抗器4运行，此时高压电源经1-2-3-4送电到高压变频器4，再由高压变频器4输出4-5-6；此时，电压互感器12抽取此时的电源电压，电压互感器14抽取高压变频器4输出端侧的电压，通过软件锁相技术，调整变频器输出频率，当高压变频器4的输出频率、幅值、相位都与电网相符时，瞬时输出设置于变频输出电路中的高压真空断路器7合闸指令实现并网，同时输出设置于工频电网的高压真空断路器9跳闸的指令，并网后将电动机从工频旁路切出，投入变频运行。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (4)

1.一种用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，其特征为，包括投切柜和隔离柜，所述投切柜包括切换开关；隔离柜包括变频电源开关、限流电抗器、互感器、自动准同期单元以及控制器；

所述切换开关为两个，一个设置于变频输出电路中，另一个设置于工频电网中，所述限流电抗器与设置于变频电路中的切换开关耦合连接，所述变频电源开关和限流电抗器分别连接于外部高压变频器的输入端和输出端，所述变频电源开关与外部高压电源连接，所述变频电路中的切换开关与外部高压电机对应连接；设置于工频电网中的切换开关连接于所述高压电源和高压电机之间，所述高压电源的输入端和限流电抗器的输出端均连接有互感器，所述自动准同期单元连接于所述高压变频器两端，所述控制器用于控制整个电路的正常运行。

2.根据权利要求1所述的用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，其特征为，所述隔离柜还包括两套高压熔断器组，其中一套高压熔断器组设置于所述高压电源的输入端和与其对应连接的互感器之间，另外一套高压熔断器组设置于所述限流电抗器的输出端和与其对应连接的互感器之间；所述一套高压熔断器组包括两只高压熔断器，所述两只高压熔断器分别接于所述互感器的输入侧的两端上。

3.根据权利要求1或2所述的用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，其特征为，所述切换开关为高压真空断路器，所述互感器为电压互感器，所述变频电源开关为高压真空接触器。

4.根据权利要求1所述的用于高压变频器和工频电网的双向同步切换装置，其特征为，所述自动准同期单元包括分别对应连接的两套电压抽取单元、中央处理模块以及I/O模块，一套用于抽取工频电网电源侧的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器电源输入端连接，另一套用于抽取高压电机侧的电压抽取单元的一次绕组与高压变频器负载输出端连接，所述电压抽取单元的二次绕组分别与所述自动准同期单元的接口板连接。