CN214176913U - 一种变频抗扰动智能调节电路 - Google Patents

Abstract

一种变频抗扰动智能调节电路，其包括两路主控母线，驱动电路，以及控制器。所述驱动电路包括直流母线，直流电压变送器，电容器组，充电开关，以及放电开关。所述直流电压变送器用于将电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号以获得两条所述直流母线上的即时电压值。所述控制器用于设置充电电压值与放电电压值并通过将即时电压值与该充电电压值和放电电压值进行比较并根据比较值控制所述充电开关与放电开关的工作状态。当所述即时电压值小于所述放电电压值时所述控制器关闭所述放电开关并开启所述充电开关以使所述电容器组充电或放电。本变频抗扰动智能调节电路在出现欠电压波动或过电压波动时保护所述变频器的正常工作状态。

Description

一种变频抗扰动智能调节电路

技术领域

本实用新型涉及电路设计领域，特别涉及一种变频抗扰动智能调节电路。

背景技术

大的电机驱动设备在启动时，或者是在雷雨天气，或者由于其他因素的干扰，都会造成电网电压波动。电网电压波动会直接影响到电气设备的正常运行。对于变频传动系统，则会出现欠电压、过电压等故障保护，造成了产线停机，降低生产效率甚至影响产品质量。为了防止变频传动系统出现上述故障保护，目前有些地方采用DC-BANK解决方案，该方案能够解决变频传动系统部分一次回路欠电压问题，但不能解决二次回路欠电压引起变频器故障的问题，同时该方案还存在系统响应慢的问题。同时，该方案也不能够解决变频传动系统过电压故障。DC-BANK解决方案在实现与变频器一对多的配置时，一般采用蓄电池组加电压变换装置，这样导致能源损失比较大，而且蓄电池的充放电对环境也有一定影响，同时灵活性和可靠性都比较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种新型的变频抗扰动智能调节电路，以解决上述技术问题。

一种变频抗扰动智能调节电路，其与一个变频器电连接。所述变频抗扰动智能调节电路包括两路主控母线，连接在所述主控母线上的驱动电路，以及连接在所述主控母线上的控制器。所述驱动电路包括两路直流母线，一个连接在所述直流母线上的直流电压变送器，一组连接在所述直流母线上的电容器组，一组与所述电容器组串联的充电开关，以及一组与所述电容器组并联的放电开关。所述直流电压变送器用于将电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号以获得两条所述直流母线上的即时电压值。所述控制器用于设置充电电压值与放电电压值并通过将即时电压值与该充电电压值和放电电压值进行比较并根据比较值控制所述充电开关与放电开关的工作状态。所述充电开关包括一个第一绝缘栅双极型晶体管。所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述电容器组连接，集电极与两条所述直流母线的一条连接，栅极与所述控制器连接。所述放电开关包括一个第二绝缘栅双极型晶体管。所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与一条所述直流母线电连接，集电极与另一条直流母线电连接，栅极与所述控制器连接。当所述即时电压值小于所述放电电压值时所述控制器关闭所述放电开关并开启所述充电开关以使所述电容器组充电或放电。当所述即时电压值大于所述所述放电电压值时所述控制器关闭所述充电开关并开启所述放电开关以使所述直流母线进行放电以降低所述直流母线上的电压。

进一步地，所述充电电压值为480V，所述放电电压值为650V。

进一步地，所述变频抗扰动智能调节电路还包括一个与所述直流电压变送器串联的稳压器，所述稳压器用于使所述直流电压变送器处于正常工作状态中。

进一步地，所述驱动电路还包括一个串联在所述直流母线上的逆变电源，一个串联在所述逆变电源与电容器组之间的开关电源，所述逆变电源与电网电连接，在所述电网欠电时，所述电容器组通过所述逆变电源向所述变频器提供 220V的交流电以确保所述变频器正常工作。

进一步地，所述驱动电路还包括一个与所述逆变电源并联的旁路开关，所述旁路开关的一个电连接端位于所述电网与逆变电源之间。

进一步地，所述电容器组包括多个串联或并联的超级电容。

进一步地，所述充电开关还包括一个与所述第一绝缘栅双极型晶体管串联的第三绝缘栅双极型晶体管，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极电连接，集电极与一条所述直流母线电连接，栅极与所述控制器电连接。

进一步地，所述第三绝缘栅双极型晶体管还具有一个电连接在发射极与集电极之间的保护电容。

进一步地，所述第一绝缘栅双极型晶体管还具有一个电连接在发射极与集电极之间的保护电阻。

进一步地，所述放电开关还包括一个与所述第二绝缘栅双极型晶体管串联的第四绝缘栅双极型晶体管，所述第四绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极电连接，集电极与一条直流母线电连接，栅极与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的变频抗扰动智能调节电路在当该直流电压变送器检测到直流母线的即时电压值大于充电电压值时，所述控制器将自动触发所述充电开关使其导通以给所述电容器组充电，当电网发生欠电压波动时，所述电容器组即可实时提供电能，维持变频器的直流母线电压，从而可以确保变频器正常工作。当电网发生过电压波动时，或者是电机等大型设备处于回馈状态时而导致直流母线的电压升高，并当直流母线上的即时电压超过放电电压值时，所述控制器将自动触发所述放电开关使其导通，对直流母线进行放电，从而抑制直流母线的电压升高，防止变频器出现过电压故障，而当直流母线上的即时电压值低于所述放电电压值时，所述控制器将自动关断所述放电开关。从而可以在出现欠电压波动或过电压波动时保护所述变频器的正常工作状态，避免造成产线停机以及降低生产效率甚至影响产品质量。同时该变频抗扰动智能调节电路直接对直流母线的电压进行调节，从而可以在实现一对多的配置方案时灵活且可靠。

附图说明

图1为本实用新型提供的变频抗扰动智能调节电路的电路功能模块示意图。

图2为图1的变频抗扰动智能调节电路的电路示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本实用新型实施例的说明并不用于限定本实用新型的保护范围。

如图1至图2所示，其为本实用新型提供的变频抗扰动智能调节电路的电路功能模块示意图。所述变频抗扰动智能调节电路与一个变频器电连接，用于对施加到该变频器上的电压进行调节。所述变频抗扰动智能调节电路包括两路主控母线10，连接在两路所述主控母线10上的驱动电路20，以及连接在所述主控母线10上的控制器30。可以想到的是，所述变频抗扰动智能调节电路还包括其他的一些电子元件，如各种辅助电子元器件，和各种功能开关等，以及电气连接组件，安装组装等等，其为本领域技术人员习知的技术，在此不再赘述。

所述主控母线10用于电连接各个功能模块及功能开关，同时也与电网连接以接收来自电网的电能。所述主控母线10上还电连接有一个主接触器。所述主接触器用于控制所述变频器的开启与关断。

所述驱动电路20包括两路直流母线21，一个连接在所述直流母线21上的直流电压变送器22，一个与所述直流电压变送器22串联的稳压器23，一组连接在所述直流母线21上的电容器组24，一组与所述电容器组23串联的充电开关25，以及一组与所述电容器组23并联的放电开关26。可以理解的是，所述驱动电路20还包括其他的功能模块，如电源，该电源可以将市电置换为直流电以给所述直流母线21供电。该驱动电路还包括其他的一些电子元器件，如电容，电阻等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。

两路所述直流母线21上加载有与所述主控母线10正相关的直流电，以用于为其他的一些功能元件提供电能。因此，所述直流母线21上的电压将随着主控母线10上的电压的变化而变化，即随着市电电网的电压变化而变化。

所述直流电压变送器22本身为一种现有技术，其用于将电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号以获得两条所述直流母线上的即时电压值，在此，在此不再对其进行详细说明。通过该直流电压变送器22即可以获得所述直流母线21上的即时电压值，以利于后续的处理。

所述稳压器23可以使用明纬的开关电源WDR，其用于为所述直流电压变送器22提供稳定的电压，从而使所述直流电压变送器22处于正常工作状态中。

所述电容器组24可以包括多个串联或并联的超级电容，在本实施例中，所述电容器组24由四个串联的超级电容Cp1、Cp2、Cp3、Cp4组成。该电容器组 24在所述充电开关25及放电开关26的控制下进行充放电以维持所述直流母线 21的电压处于正常工作水平。

所述充电开关25包括一个与所述电容器组24串联并包括串联的第一绝缘栅双极型晶体管251和第三绝缘栅双极型晶体管252。所述第一绝缘栅双极型晶体管251的发射极与所述电容器组24电连接，集电极与所述第三绝缘栅双极型晶体管252的发射极电连接。所述第三绝缘栅双极型晶体管252的集电极与直流母线21中的一条电连接，且与该第三绝缘栅双极型晶体管252的集电极连接的直流母线21不与所述电容器组24电连接。所述第一、第三绝缘栅双极型晶体管251、252的栅极都与所述控制器30电连接，从而由该控制器30来控制所述所述第一、第三绝缘栅双极型晶体管251、252的通断。为了保证所述第一、第三绝缘栅双极型晶体管251、252可以正常工作，所述第一绝缘栅双极型晶体管251还具有一个电连接在其发射极与集电极之间的保护电阻R1，所述第三绝缘栅双极型晶体管252具有一个电连接在其发射极与集电极之间的保护电容C1。

所述放电开关26与所述电容器组24并联并包括串联的第二绝缘栅双极型晶体管261和第四绝缘栅双极型晶体管262。所述第三绝缘栅双极型晶体管261 的发射极与所述直流母线21中一条电连接，集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管262的发射极电连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管262的集电极与所述直流母线21中的另一条电连接。所述第二、第三绝缘栅双极型晶体管261、262 的栅极与所述控制器30电连接，从而在所述控制器30的控制下开启或关断所述第二、第三绝缘栅双极型晶体管261、262。

所述驱动电路20还包括一个串联在所述直流母线21上的逆变电源27，一个串联在所述逆变电源27与电容器组24之间的开关电源28，以及一个与所述逆变电源27并联的旁路开关29。所述逆变电源43本身为一种现有技术中的电子元器件，其可以将直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。通过该逆变电源27提供的交流电源即可保证在电网欠电时变频器可以正常工作。所述开关电源28可以为一个稳压器，其用于保证所述逆变电源27可以正常工作，其本身为现有技术，在此不再赘述。所述旁路开关29为一个应急开关，即在所述逆变电源27损坏或不方便使用时，可以打开该旁路开关29以进行供电。在电网处于欠电压时，为了确保变频器可以正常工作，如确保控制回路中的继电器、接触器等不释放，所述电容器组24通过所述逆变电源 27向所述变频器提供220V的交流电。

所述控制器30可以为一个中央处理器，微处理器，或PLC等现有的任何具有数据存储与数据处理功能的电子元器件。在本实施例中，所述数据处理模块 30为一个PLC，用户可以对该控制器30进行编程，并输入各种参数以实现对整个电路的控制，其为现有技术，在此不再赘述。在本实施例中，所述控制器30 用于设置充电电压值与放电电压值并通过将即时电压值与该充电电压值和放电电压值进行比较，然后根据比较值控制所述充电开关25与放电开关26的工作状态。可以理解的是，上述的阈值的预设置，以及计算比较本身为一种计算机程序，对于本领域技术人员来说，只要了解了本实用新型的设计思想即可以利用现有的计算机语言编制出可以让所述控制器30执行本实用新型的计算机程序，在此不再详细说明。当由所述电压变送器22检测到的直流母线21上的即时电压值小于所述充电电压值，则表示电网处于欠电压状态，而当该即时电压值大于所述充电电压值且小于放电电压值时，则表示电网处于正常状态，此时电网电压的不稳定将由其他电路模块如稳压器来处理以提供给用电模块一个稳定的电压。而当即时电压值大于所述放电电压值时，则表示电网处于过电压状态，则需要对主控母线10的直流母线上的电压进行分流放电，以使其回归到充电电压值与放电电压值之间。在本实施例中，所述充电电压值为480V，所述放电电压值为650V。

在实际使用中，当电网发生欠电压波动时，所述两条直流母线21上的电压将低于充电电压值，即低于480V，此时所述控制器30将自动直接导通所述放电开关25，即导通所述第一绝缘栅双极型晶体管251和第二绝缘栅双极型晶体管252，从而使得四个超级电容进行放电，为所述变频器提供电能的供给，维持变频器的直流母线电压，确保变频器正常运行。当电网上的电压正常时，即两条直流母线21上的电压大于所述充电电压值而小于放电电压值时，即大于480V 且小于650V时，所述电容器组24进行充电。此时，由于所述第一、第二绝缘栅双极型晶体管251、252分别具有一个二极管，从而可以为所述电容器组24 充电。当该电容器组24接近于直流母线21上的电压值时，其将进入浮充状态。当电网发生过电压波动，或者是电机等大型设备处于回馈状态时而导致直流母线21的电压升高，并当直流母线21上的电压值超过放电电压值时，即大于650V 时，所述控制器30将自动触发所述放电开关26并使其导通，对直流母线21进行放电，从而抑制直流母线21的电压升高，防止变频器出现过电压故障。而当直流母线21上的电压值低于所述放电电压时，所述控制器30将自动关断所述放电开关26。

与现有技术相比，本实用新型提供的变频抗扰动智能调节电路在当该直流电压变送器22检测到直流母线21的即时电压值大于充电电压值时，所述控制器30将自动触发所述充电开关25使其导通以给所述电容器组24充电，当电网发生欠电压波动时，所述电容器组24即可实时提供电能，维持变频器的直流母线电压，从而可以确保变频器正常工作。当电网发生过电压波动时，或者是电机等大型设备处于回馈状态时而导致直流母线21的电压升高，并当直流母线21 上的即时电压超过放电电压值时，所述控制器30将自动触发所述放电开关26 使其导通，对直流母线21进行放电，从而抑制直流母线的电压升高，防止变频器出现过电压故障，而当直流母线21上的即时电压值低于所述放电电压值时，所述控制器将自动关断所述放电开关26。从而可以在出现欠电压波动或过电压波动时保护所述变频器的正常工作状态，避免造成产线停机以及降低生产效率甚至影响产品质量。同时该变频抗扰动智能调节电路直接对直流母线21的电压进行调节，从而可以在实现一对多的配置方案时灵活且可靠。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种变频抗扰动智能调节电路，其与一个变频器电连接，其特征在于：所述变频抗扰动智能调节电路包括两路主控母线，连接在所述主控母线上的驱动电路，以及连接在所述主控母线上的控制器，所述驱动电路包括两路直流母线，一个连接在所述直流母线上的直流电压变送器，一组连接在所述直流母线上的电容器组，一组与所述电容器组串联的充电开关，以及一组与所述电容器组并联的放电开关，所述直流电压变送器用于将电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号以获得两条所述直流母线上的即时电压值，所述控制器用于设置充电电压值与放电电压值并通过将即时电压值与该充电电压值和放电电压值进行比较并根据比较值控制所述充电开关与放电开关的工作状态，所述充电开关包括一个第一绝缘栅双极型晶体管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述电容器组连接，集电极与两条所述直流母线的一条连接，栅极与所述控制器连接，所述放电开关包括一个第二绝缘栅双极型晶体管，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与一条所述直流母线电连接，集电极与另一条直流母线电连接，栅极与所述控制器连接，当所述即时电压值小于所述放电电压值时所述控制器关闭所述放电开关并开启所述充电开关以使所述电容器组充电或放电，当所述即时电压值大于所述放电电压值时所述控制器关闭所述充电开关并开启所述放电开关以使所述直流母线进行放电以降低所述直流母线上的电压。

2.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述充电电压值为480V，所述放电电压值为650V。

3.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述变频抗扰动智能调节电路还包括一个与所述直流电压变送器串联的稳压器，所述稳压器用于使所述直流电压变送器处于正常工作状态中。

4.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述驱动电路还包括一个串联在所述直流母线上的逆变电源，一个串联在所述逆变电源与电容器组之间的开关电源，所述逆变电源与电网电连接，在所述电网欠电时，所述电容器组通过所述逆变电源向所述变频器提供220V的交流电以确保所述变频器正常工作。

5.如权利要求4所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述驱动电路还包括一个与所述逆变电源并联的旁路开关，所述旁路开关的一个电连接端位于所述电网与逆变电源之间。

6.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述电容器组包括多个串联或并联的超级电容。

7.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述充电开关还包括一个与所述第一绝缘栅双极型晶体管串联的第三绝缘栅双极型晶体管，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极电连接，集电极与一条所述直流母线电连接，栅极与所述控制器电连接。

8.如权利要求7所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述第三绝缘栅双极型晶体管还具有一个电连接在发射极与集电极之间的保护电容。

9.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述第一绝缘栅双极型晶体管还具有一个电连接在发射极与集电极之间的保护电阻。

10.如权利要求1所述的变频抗扰动智能调节电路，其特征在于：所述放电开关还包括一个与所述第二绝缘栅双极型晶体管串联的第四绝缘栅双极型晶体管，所述第四绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极电连接，集电极与一条直流母线电连接，栅极与所述控制器电连接。

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