CN206992712U - 一种储能与升压结合的低电压穿越装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能与升压结合的低电压穿越装置，可有效解决电压跌落幅度较大时直流电压大幅度波动,导致设备停机的问题，技术方案是，包括壳体和装在壳体内的控制电路，壳体上分别设置有三相交流电源输入接口、旁路电源输出接口、蓄电池输入接口、直流电压输出接口、控制回路电源输出接口、第一断路器和第二断路器，控制电路包括DSP处理器、三相整流模块、开关直流升压模块和控制回路逆变模块，本实用新型结构新颖独特，简单合理，可以将骤降的电压提升至正常工作电压，有效解决变频器电压跌落导致的设备停机现象，安装方便，无需对现有变频器进行大批更换，只需将装置在附近安装即可，使用方便，效果好。

Description

一种储能与升压结合的低电压穿越装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于电厂辅机的低电压穿越运行的装置。

背景技术

火电厂生产运行中，由于大型电动机的启动、线路接地或短路等原因，经常出现控制回路或动力回路的电压骤降，当变频器输入电压下降10%以上，就不能正常发挥控制功能，为了保护变频器，防止过载损坏内部元器件，此时保护电路会动作，切断变频器的输出，相应的辅机停止运行。而给煤机、给粉机等一类辅机其转动惯量小，允许的转速变化范围较小，短时中断（小于5s）就会造成设备损坏、炉膛灭火保护（MFT）动作停机或输出功率大量下降，对正常的生产运行产生很大的影响。

目前应对给煤机、给粉机低电压停机问题的方法主要是研发变频器的低电压穿越装置，根据方法可以分为有源式低电压穿越装置和无源式低电压穿越装置两类，有源式低电压穿越装置的原理为，依靠大功率UPS（不间断电源）为变频器交流母线提供电压支撑，此方法的缺点在于，大功率UPS（不间断电源）的成本较高；无源式低电压穿越装置原理为，在电压跌落瞬间，利用BOOST电路（开关直流升压电路）将变频器直流母线的低电压升至正常工作水平，保证变频器正常工作，此方法的缺点在于，输入电压跌落幅度较大时，只依赖于BOOST电路升压会造成直流母线电压波动较大，若直接输入变频器直流电源侧，不能保证变频器正常工作。因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种储能与升压结合的低电压穿越装置，可有效解决电压跌落幅度较大时直流电压大幅度波动,导致设备停机的问题。

本实用新型解决的技术方案是：

一种储能与升压结合的低电压穿越装置，包括壳体和装在壳体内的控制电路，壳体上分别设置有三相交流电源输入接口、旁路电源输出接口、蓄电池输入接口、直流电压输出接口、控制回路电源输出接口、第一断路器和第二断路器，控制电路包括DSP处理器、三相整流模块、开关直流升压模块（boost升压模块）和控制回路逆变模块；三相交流电源输入接口的输出端分别与第一断路器与第二断路器的一端相连，第一断路器的另一端与三相整流模块的输入端相连，第二断路器的另一端与旁路电源输出接口相连，三相整流模块的输出端与开关直流升压模块的输入端相连，开关直流升压模块的输出端与直流电压输出接口的输入端相连，控制回路电源输出接口的输出端分别与开关直流升压模块的输入端和控制回路逆变模块的输入端相连，控制回路逆变模块的输出端与控制回路电源输出接口的输入端相连，旁路电源输出接口的输入端上设置有用于三相交流电压采样的第一电压互感器，三相整流模块的输出端上设置有用于整流后的直流电压采样的第二电压互感器，DSP处理器的信号输入端分别与第一电压互感器、第二电压互感器相连，DSP处理器的信号输出端与开关直流升压模块的输入端相连，蓄电池输入接口的输出端分别与开关直流升压模块的输入端和控制回路逆变模块的输入端相连。

所述的直流电压输出接口与变频器的直流电压输入端相连，旁路电源输出接口与变频器的交流电压输入端相连，变频器的输出端与电动机相连。

所述的蓄电池输入接口与蓄电池相连。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，可以将骤降的电压提升至正常工作电压，有效解决变频器电压跌落导致的设备停机现象，安装方便，无需对现有变频器进行大批更换，只需将装置在附近安装即可，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型壳体结构示意图。

图2为本实用新型电路连接框式图。

图3为本实用新型控制电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-3给出，本实用新型包括壳体1和装在壳体内的控制电路，壳体上分别设置有三相交流电源输入接口3、旁路电源输出接口4、蓄电池输入接口5、直流电压输出接口6、控制回路电源输出接口7、第一断路器8和第二断路器9，控制电路包括DSP处理器10、三相整流模块13、开关直流升压模块14和控制回路逆变模块15；三相交流电源输入接口3的输出端分别与第一断路器8（QF2）与第二断路器9（QF1）的一端相连，第一断路器8的另一端与三相整流模块13的输入端相连，第二断路器9的另一端与旁路电源输出接口4相连，三相整流模块13的输出端与开关直流升压模块14的输入端相连，开关直流升压模块14的输出端与直流电压输出接口6的输入端相连，控制回路电源输出接口7的输出端分别与开关直流升压模块14的输入端和控制回路逆变模块15的输入端相连，控制回路逆变模块15的输出端与控制回路电源输出接口7的输入端相连，旁路电源输出接口4的输入端上设置有用于三相交流电压采样的第一电压互感器11，三相整流模块13的输出端上设置有用于整流后的直流电压采样的第二电压互感器12，DSP处理器10的信号输入端分别与第一电压互感器11、第二电压互感器12相连，DSP处理器10的信号输出端与开关直流升压模块14的输入端相连，蓄电池输入接口5的输出端分别与开关直流升压模块14的输入端和控制回路逆变模块15的输入端相连。

为保证使用效果，所述的直流电压输出接口6与变频器16的直流电压输入端相连，旁路电源输出接口4与变频器16的交流电压输入端相连，变频器16的输出端与电动机18相连，电压输出接口6与变频器16之间可设置第一开关K1。

所述的蓄电池输入接口5与蓄电池17相连，蓄电池输入接口5与蓄电池17之间可设置第二开关K2。

当电压跌落幅度较大时，仅仅靠开关直流升压模块（BOOST升压模块）可能不足以使得变频器输出电压幅值保持不变，而且在占空比最大的情况下，虽然电压抬升效果最明显，但是电压波动非常大，直接输入变频器直流电源侧，会影响变频器正常工作。当电压幅值跌落超过50%后，蓄电池正常放电，平抑直流电压的波动，并提供一定的电压支撑。

所述的三相整流模块13包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D5和电容C1、C2，二极管D1的负极分别接二极管D2的负极、二极管D3的负极和电容C1的一端，共端作为整流后直流电压的一个输出端，二极管D1的正极接二极管D4的负极，共端作为三相交流电的一个输入端，二极管D2的正极接二极管D5的负极，共端作为三相交流电的第二个输入端，二极管D3的正极接二极管D6的负极，共端作为三相交流电的第三个输入端，二极管D4的正极分别接二极管D5的正极、二极管D6的正极和电容C2的一端，共端作为整流后直流电压的另一个输出端，电容C2的另一端接电容C1的另一端，三相交流电的三个输入端与第一断路器BF2之间设置有电感L1。

所述的三相整流模块为三相不可控整流模块，可将380V低压厂用电变为直流，在母线电压正常的情况下，第一断路器QF2闭合，使电容C1、C2保持充电状态，在装置检修或退出运行时，切断第一断路器QF2即可。该模块也可采用市售的型号为MDS200A的三相整流桥。

所述的开关直流升压模块14包括三极管Q1、Q2和电容C3、C4，三极管Q1的发射极分别电感L2的一端和三极管Q2的集电极，电感L2的另一端作为直流电压的一个输入端，三极管Q2的发射极分别接电容C4的一端和二极管D8的负极，共端作为直流电压的另一个输入端，三极管Q1的集电极分别接电容C2的一端和二极管D7的正极，二极管D7的负极和二极管D8的正极分别作为升压后直流电压的2个输出端。

所述开关直流升压模块在母线电压正常时，三极管无触发限信号，处于闲置状态；当DSP处理器根据互感器采样结果判定为电压跌落时，DSP处理器块根据电容C1、C2上的直流电压调节三极管占空比，最终使得开关直流升压模块的输出直流电压保持不变。该模块开关直流升压模块也可采用三菱公司型号为PMI150CL1A120的智能功率模块。

所述的壳体1内设置有电路板2，控制电路装在电路板上。

所述的壳体1为方形或圆形。

所述的DSP处理器为市售产品（现有技术），如采用TI公司生产的型号为DSP28335的芯片，又如型号为TMS320F28335的开发芯片板；

所述的控制回路逆变模块使用时，由于电压跌落同样会引起控制回路失电，进而造成变频器停机，本实用新型将交流电压通过整流和控制回路逆变模块变为220V控制电源，当电压跌落时，通过蓄电池放电，经过控制回路逆变模块的逆变环节，可以使得控制电源继续工作。该模块开关直流升压模块为市售产品，如可采用三菱公司型号为PMI150CL1A120的智能功率模块（IPM模块）。

本实用新型使用时，三相交流电源输入接口3用于将变频器交流电源接入装置，连接至第一断路器QF2与第二断路器QF1；旁路电源输出接口4用于电压正常时装置输出电压，输出至变频器的交流电压输入端；直流电压输出接口6用于电压跌落时装置输出电压，输出至变频器的直流电压输入端；蓄电池输入接口5连接三相整流模块输出端和控制回路逆变模块输入端，用于连接外部的蓄电池设备；控制回路电源输出接口7用于提供变频器的控制电源，输出至设备的控制回路；DSP处理器同时采样三相交流电压和整流后的直流电压，将电压信号转为数字信号，进行逻辑判断，当三相交流电压有一相电压出现跌落并且变频器内部直流母线电压也跌落时，第二断路器QF1断开，DSP处理器触发开关直流升压模块（BOOST升压模块）和蓄电池工作；否则，装置工作于旁路模式，第二断路器QF1闭合，第一断路器QF2闭合，三相整流模块处于预充电状态，开关直流升压模块（BOOST升压模块）和蓄电池均处于闲置状态。与现有技术相比，本实用新型结构新颖独特，简单合理，可以将骤降的电压提升至正常工作电压，有效解决变频器电压跌落导致的设备停机现象，安装方便，无需对现有变频器进行大批更换，只需将装置在附近安装即可，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。

Claims (7)

1.一种储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，包括壳体（1）和装在壳体内的控制电路，壳体上分别设置有三相交流电源输入接口（3）、旁路电源输出接口（4）、蓄电池输入接口（5）、直流电压输出接口（6）、控制回路电源输出接口（7）、第一断路器（8）和第二断路器（9），控制电路包括DSP处理器（10）、三相整流模块（13）、开关直流升压模块（14）和控制回路逆变模块（15）；三相交流电源输入接口（3）的输出端分别与第一断路器（8）与第二断路器（9）的一端相连，第一断路器（8）的另一端与三相整流模块（13）的输入端相连，第二断路器（9）的另一端与旁路电源输出接口（4）相连，三相整流模块（13）的输出端与开关直流升压模块（14）的输入端相连，开关直流升压模块（14）的输出端与直流电压输出接口（6）的输入端相连，控制回路电源输出接口（7）的输出端分别与开关直流升压模块（14）的输入端和控制回路逆变模块（15）的输入端相连，控制回路逆变模块（15）的输出端与控制回路电源输出接口（7）的输入端相连，旁路电源输出接口（4）的输入端上设置有用于三相交流电压采样的第一电压互感器（11），三相整流模块（13）的输出端上设置有用于整流后的直流电压采样的第二电压互感器（12），DSP处理器（10）的信号输入端分别与第一电压互感器（11）、第二电压互感器（12）相连，DSP处理器（10）的信号输出端与开关直流升压模块（14）的输入端相连，蓄电池输入接口（5）的输出端分别与开关直流升压模块（14）的输入端和控制回路逆变模块（15）的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的直流电压输出接口（6）与变频器（16）的直流电压输入端相连，旁路电源输出接口（4）与变频器（16）的交流电压输入端相连，变频器（16）的输出端与电动机（18）相连。

3.根据权利要求1所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的蓄电池输入接口（5）与蓄电池（17）相连。

4.根据权利要求1所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的三相整流模块（13）包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D5和电容C1、C2，二极管D1的负极分别接二极管D2的负极、二极管D3的负极和电容C1的一端，共端作为整流后直流电压的一个输出端，二极管D1的正极接二极管D4的负极，共端作为三相交流电的一个输入端，二极管D2的正极接二极管D5的负极，共端作为三相交流电的第二个输入端，二极管D3的正极接二极管D6的负极，共端作为三相交流电的第三个输入端，二极管D4的正极分别接二极管D5的正极、二极管D6的正极和电容C2的一端，共端作为整流后直流电压的另一个输出端，电容C2的另一端接电容C1的另一端，三相交流电的三个输入端与第一断路器BF2之间设置有电感L1。

5.根据权利要求4所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的开关直流升压模块（14）包括三极管Q1、Q2和电容C3、C4，三极管Q1的发射极分别电感L2的一端和三极管Q2的集电极，电感L2的另一端作为直流电压的一个输入端，三极管Q2的发射极分别接电容C4的一端和二极管D8的负极，共端作为直流电压的另一个输入端，三极管Q1的集电极分别接电容C2的一端和二极管D7的正极，二极管D7的负极和二极管D8的正极分别作为升压后直流电压的2个输出端。

6.根据权利要求1所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的壳体（1）内设置有电路板（2），控制电路装在电路板上。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的储能与升压结合的低电压穿越装置，其特征在于，所述的壳体（1）为方形或圆形。