CN214412618U - 一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，所述的具备整机冗余功能的变频器拓扑结构包括与多台电机一一对应的多台变频器及多个对应的输入进线开关、输出开关、输出切换开关和至少一个旁路开关、一个输入切换开关，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，软起动变频器和调速变频器分别由两段电网母线供电，软起动变频器在电机软起动完成后，通过输入切换开关切换至与调速变频器采用同一段母线供电，并处于热待机状态作为调速变频器的备机，在任意一台调速变频器故障后，通过输出切换开关将故障变频器对应的电机切换为由软起动变频器驱动，实现变频器的整机冗余功能，提高系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变频器拓扑结构，特别是涉及一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，应用于电机变频软起动及变频调速驱动领域。
背景技术
在某些连续生产工艺中需要不间断大功率运行的应用场合，通常会采用多台大功率设备同时工作的方式，即相应同时需要多台大功率电机进行驱动。为了提高系统运行可靠性，部分不需要调速的设备可以由电网直接驱动，这部分设备的驱动电机采用变频器软起动的方式实现电机的起动和并网，电机起动并网完成后，这部分软起动用的变频器即处于闲置状态。而部分需要调速的设备则采用由变频器驱动电机的方式实现调速，这些由变频器驱动电机进行调速的设备，由于涉及到的变频器元器件数量多，连接结构复杂，是变频驱动系统中可靠性较为薄弱的环节，因此，如何在不大幅增加成本的前提下，提高变频驱动系统的可靠性具有重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，公开一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，不仅制造成本低，而且能保证变频驱动系统运行的可靠性。
本实用新型是这样实现的：一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：本实用新型为一种具有整机冗余功能的变频器拓扑结构，包括n台并联的变频器及一一对应连接的n台电机，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述的软起动变频器输入端连接第一段母线，所述的调速变频器输入端连接第二段母线，所述的变频器拓扑结构还包括与变频器数量相同且一一对应分别串接于各变频器输入端与相应母线之间连接线路上的n个输入进线开关KL、设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线与电机之间的软起动变频器旁路上的1个旁路开关KP1、设于软起动变频器输入端与第二段母线之间的1个输入切换开关KA1以及n-1个输出切换开关KB，所述n-1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM与对应电机之间的连接线路上，所述的输入切换开关KA1一端连接至第二段母线，另一端连接至软起动变频器与对应的输入进线开关KL之间的连接线路上，所述的n为大于等于2的自然数。
所述变频器、输入进线开关、输出开关、旁路开关、输入切换开关和输出切换开关均采用三相电，电压等级为交流220V～35kV。
所述软起动变频器的输出端设有输出电抗器，与之并联一个开关，在软起动变频器投入作为调速变频器运行时，此开关为闭合状态，实现输出电抗器的旁路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型中软起动变频器和调速变频器分别由两段电网母线供电，软起动变频器在电机软起动完成后，通过输入切换开关切换至与调速变频器同一段母线供电，并处于热待机状态，用于调速变频器的备机，在任意一台调速变频器故障后，可通过输出切换开关将相应电机切换为由软起动变频器驱动，实现变频器的整机冗余功能，并在对应故障变频器的电机由软起动变频器驱动后，可将故障变频器相应的输入进线开关KL断开，进行离线的故障检修与恢复，待有停机计划时，重新将修复完成的变频器投入正常使用。本实用新型制造成本低，且有效提高系统运行的可靠性和安全性，保证了连续生产。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意框图。
图2是本实用新型实施例1的结构示意框图。
图中：1、第一段母线； 2、第二段母线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
根据附图1和附图2，本实用新型为一种具有整机冗余功能的变频器拓扑结构，包括n台并联的变频器VFD及一一对应连接的n台电机M（n为大于等于2的自然数），其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述的软起动变频器输入端连接第一段母线1，所述的调速变频器输入端连接第二段母线2，所述的变频器拓扑结构还包括与变频器数量相同且一一对应分别串接于各变频器输入端与相应母线之间连接线路上的n个输入进线开关KL、设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线与电机之间的软起动变频器旁路上的1个旁路开关KP1、设于软起动变频器输入端与第二段母线2之间的输入旁路上的1个输入切换开关KA1以及n-1个输出切换开关KB，所述n-1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线1，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM与对应电机之间的连接线路上，所述的输入切换开关KA1一端连接至第二段母线2，另一端连接至软起动变频器与对应的输入进线开关KL之间的连接线路上。
所述变频器、输入进线开关、输出开关、旁路开关、输入切换开关和输出切换开关均为三相电，电压等级为交流220V~35kV。
实施例1：
根据附图2，本实施例中所述的具有整机冗余功能的变频器拓扑结构设置了3台变频器（顺序为变频器VFD1﹟、变频器VFD2﹟和变频器VFD3﹟），相应设置了3个输入进线开关KL（顺序为输入进线开关KL1、输入进线开关KL2和输入进线开关KL3），3个输出开关KM（顺序为输出开关KM1、输出开关KM2和输出开关KM3），1个旁路开关KP1，1个输入切换开关KA1，2个输出切换开关KB（顺序为输出切换开关KB2和输出切换开关KB3），其中所述的3台变频器中有1台变频器VFD1﹟作为软起动变频器，另2台变频器VFD2﹟和变频器VFD3﹟作为调速变频器。
所述软起动变频器（即变频器VFD1﹟）的输入端通过输入进线开关KL1连接至第一段母线1， 2台所述调速变频器的输入端分别通过各自对应的输入进线开关KL2和输入进线开关KL3连接至第二段母线2，所述软起动变频器和所述调速变频器的输出分别通过对应的输出开关KM1、输出开关KM2和输出开关KM3连接至对应的电机M1、电机M2和电机M3，所述旁路开关KP1的一端连接至第一段母线1，另一端连接至所述软起动变频器的输出开关KM1与电机M1之间的连接线路上，所述输入切换开关KA1的一端连接至第二段母线2，另一端连接至软起动变频器与对应的输入进线开关KL1之间的连接线路上。2个所述的输出切换开关KB2和输出切换开关KB3的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM2、输出开关KM3与对应电机M2和电机M3之间连接的线路上。
本实用新型的控制原理和控制方法如下：
初始状态时，所有开关均为断开状态。
工作开始时，首先将各输入进线开关KL闭合，各变频器上电完成，然后将各输出开关KM闭合，变频器根据上级控制系统的指令起动对应电机M，对于由变频器驱动调速的各电机M，变频器根据上级控制系统的指令驱动电机运行于不同的转速，对于由电网直接驱动的电机M，变频器驱动电机至电网频率，然后变频器调节输出电压的幅值和相位，使得变频器输出电压的幅值和相位与第一段母线电网电压的幅值和相位接近或一致，然后闭合旁路开关KP1，断开软起动变频器设置的输出开关KM，电机可通过第一段母线由电网直接驱动，变频器软起动完成。
变频器软起动完成后，断开软起动变频器设置的输入进线开关KL，闭合输入切换开关KA1，软起动变频器VFD由第二段母线供电，并处于热待机状态，并作为其余调速变频器的备机，在其余调速变频器运行过程中任意一台变频器发生故障，则立即封锁对应变频器的电力电子器件驱动脉冲并断开对应的输出开关KM，检测到相应的输出开关KM断开后，立即闭合对应的输出切换开关KB（或由上级控制系统提前发出闭合指令，但需确保输出开关KM及输出切换开关KB二个开关不会同时闭合），软起动变频器执行转速跟踪再起动功能，检测对应故障变频器的电机的当前转速，并驱动电机至设定转速，对应故障变频器的电机即由软起动变频器驱动，这样即可有效避免由于对应电机的非正常停机造成的整个生产工艺的中断。
同时，在对应故障变频器的电机由软起动变频器驱动后，可将故障变频器相应的输入进线开关KL断开，使得故障变频器离线，即可进行离线的故障检修与恢复，待有停机计划时，重新将修复完成的变频器投入正常使用。
所述的软起动变频器的输出一般会安装有输出电抗器，可并联一个开关，在软起动变频器投入作为调速变频器运行时，将此开关闭合，可以将输出电抗器旁路，能降低软起动变频器的损耗。
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 (4)
1.一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：所述具有整机冗余功能的变频器拓扑结构包括n台并联的变频器及一一对应连接的n台电机，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述的软起动变频器输入端连接第一段母线，所述的调速变频器输入端连接第二段母线，所述的变频器拓扑结构还包括与变频器数量相同且一一对应分别串接于各变频器输入端与相应母线之间连接线路上的n个输入进线开关KL、设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线与电机之间的软起动变频器旁路上的1个旁路开关KP1、设于软起动变频器输入端与第二段母线之间的1个输入切换开关KA1以及n-1个输出切换开关KB，所述n-1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM与对应电机之间的连接线路上，所述的输入切换开关KA1一端连接至第二段母线，另一端连接至软起动变频器与对应的输入进线开关KL之间的连接线路上，所述的n为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求 1所述的一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：所述具有整机冗余功能的变频器拓扑结构中的变频器、输入进线开关、输出开关、旁路开关、输入切换开关和输出切换开关均采用三相电，电压等级为交流220V～35kV。
3.根据权利要求1或2所述的一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：所述具有整机冗余功能的变频器拓扑结构设置有3台变频器，顺序为变频器VFD1﹟、变频器VFD2﹟和变频器VFD3﹟，相应设置有对应的3个输入进线开关KL，顺序为输入进线开关KL1、输入进线开关KL2和输入进线开关KL3，对应有3个输出开关KM，顺序为输出开关KM1、输出开关KM2和输出开关KM3，以及1个旁路开关KP1和1个输入切换开关KA1，还设有2个输出切换开关KB，顺序为输出切换开关KB2和输出切换开关KB3，其中所述的3台变频器中有1台变频器VFD1﹟作为软起动变频器，另2台变频器VFD2﹟和变频器VFD3﹟作为调速变频器，所述变频器VFD1﹟的输入端通过输入进线开关KL1连接至第一段母线， 2台所述调速变频器的输入端分别通过各自对应的输入进线开关KL2和输入进线开关KL3连接至第二段母线，所述软起动变频器和所述调速变频器的输出分别通过对应的输出开关KM1、输出开关KM2和输出开关KM3连接至对应的电机M1、电机M2和电机M3，所述旁路开关KP1的一端连接至第一段母线，另一端连接至所述软起动变频器的输出开关KM1与电机M1之间的连接线路上，所述输入切换开关KA1的一端连接至第二段母线，另一端连接至软起动变频器与对应的输入进线开关KL1之间的连接线路上，2个所述的输出切换开关KB2和输出切换开关KB3的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM2、输出开关KM3与对应电机M2和电机M3之间连接的线路上。
4.根据权利要求 1所述的一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：所述软起动变频器的输出端设有输出电抗器，与之并联一个开关，在软起动变频器投入作为调速变频器运行时，此开关为闭合状态，实现输出电抗器的旁路。
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| CN202120261075.0U CN214412618U (zh) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | 一种具备整机冗余功能的变频器拓扑结构 |
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| CN214412618U true CN214412618U (zh) | 2021-10-15 |
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|---|---|
| CN (1) | CN214412618U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023236855A1 (zh) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | 上海能传电气有限公司 | 实现多台同步电动机功率平衡的控制电路及控制方法 |
| RU2822715C1 (ru) * | 2022-06-07 | 2024-07-11 | Шанхай Нанкал Электрик Ко., Лтд. | Цепь управления и способ управления для обеспечения баланса мощности нескольких синхронных электродвигателей |
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2021
- 2021-01-29 CN CN202120261075.0U patent/CN214412618U/zh active Active
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