CN220342100U - 一种10kV变频器无扰动连续供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种10kV变频器无扰动连续供电装置，旨在解决现有技术中主电源切换至备用电源时导致负载供电中断的问题。该装置包括主电源与整流模块电连接，备用电源与可控整流模块电连接；控制器用于检测主电源的电压值和电流值，且在主电源的电压值和电流值超出预设范围时，触发可控整流模块导通，切换至备用电源供电；或者，用于检测备用电源的电压值和电流值，且在主电源的电压值和电流值在预设范围内，或备用电源的电压值和电流值超出预设范围时，控制可控整流模块关断，切换至主电源供电；整流模块与可控整流模块顺序连接直流转交流模块电源、变频器和电动机。该装置可实现对电动机的稳定供电，避免设备停机，有效保障设备连续运行。

Description

一种10kV变频器无扰动连续供电装置

技术领域：

本实用新型涉及电子信息技术领域，特别涉及一种10kV变频器无扰动连续供电装置。

背景技术：

在现代工业和电力系统中，大功率10kV变频器作为一种关键设备，被广泛应用于电机驱动和工业自动化领域。这些变频器在工业生产中扮演着至关重要的角色，能够根据需求调整电机的转速和输出功率，实现节能、精确控制和生产过程的自动化。

为了确保大功率10kV变频器的稳定运行和供电连续性，通常采取双路电源供电策略。双路电源即指两路独立的电源供电系统，当一路电源发生故障或出现异常时，另一路电源能够立即接替供电，以确保负载设备持续运行。

传统的双路电源切换技术主要有备自投和双电源快切装置。备自投是指在电源故障时，通过人工或自动操作切换进线断路器，将备用电源连接到负载设备上。这种方法的缺点是切换时间较长，通常需要数百毫秒到几秒钟，而且切换过程中可能会出现供电中断，对一些对供电连续性要求极高的关键应用场合不适用。

实用新型内容：

针对以上传统双路电源切换技术的缺陷，本专利提出了一种10kV变频器无扰动连续供电装置。通过引入可控整流模块、微处理器单元以及精确的电压和电流传感器等先进技术，该装置能够实现主电源与备用电源之间的无缝切换，并在切换过程中保持电压稳定，从而确保设备的连续供电，避免了供电中断造成的生产损失和设备损坏。

通过本实用新型提出的无扰动连续供电装置，大功率10kV变频器能够在主电源故障或其他异常情况下实现快速、稳定的切换至备用电源，保障关键设备的连续供电，提高了系统的可靠性和稳定性。同时，该技术还具备较高的实用性和经济性，能够在电力系统、工业自动化等领域广泛应用。

本实用新型涉及一种10kV变频器无扰动连续供电装置，其主要特征在于包括主电源、备用电源、整流模块、可控整流模块、直流转交流模块电源、变频器以及电动机。

该装置的工作原理是通过主电源和备用电源的联动，实现对电动机的连续供电，从而保障设备的稳定运行。主电源与整流模块电连接，备用电源与可控整流模块电连接。控制器起到监测电源状态的作用，当主电源的电压值和电流值超出预设范围时，控制器将触发可控整流模块导通，使备用电源切换至供电状态；或者当主电源的电压值和电流值在预设范围内，或备用电源的电压值和电流值超出预设范围时，控制器将控制可控整流模块关断，切换回主电源供电。

整流模块和可控整流模块通过直流转交流模块电源连接，而直流转交流模块电源通过变频器连接电动机。这样的设计使得电能可以在不同电源之间转换，从而实现对电动机的无扰动连续供电。为了监测电源状态，控制器使用第一电压传感器和第一电流传感器检测主电源的电压值和电流值，同时使用第二电压传感器和第二电流传感器检测备用电源的电压值和电流值，以保证装置能够及时切换电源。

此外，为了进一步确保电源切换的稳定性，主电源与整流模块之间连接第一移相变压器，备用电源与可控整流模块之间连接第二移相变压器。整流模块和可控整流模块输出端连接滤波电容，用于滤除电源中的脉动电流，确保供电稳定。

在本实用新型中，可控整流模块选用了可控硅组成的整流桥电路模块，并由控制器通过可控硅驱动电路来实现对可控整流模块的控制。整流模块则由二极管组成的整流桥电路模块，用于将直流电转换为交流电。

最后，控制器采用了微处理器单元，其高度智能化的特点使得装置能够更加准确地监测电源状态，并做出相应的电源切换决策，保障电动机的连续供电。

本实用新型有益效果包括：

1.供电连续性显著提高：通过引入可控整流模块和精确的电压、电流传感器，该装置实现了主电源与备用电源之间的无缝切换。在主电源出现故障或异常情况时，控制器能够立即触发备用电源切换，可控整流模块的导通时间极短，切换过程中实现电压的稳定传递，从而保障负载设备的持续供电。供电连续性显著提高，避免了因电源切换导致的停机和生产中断，适用于对供电连续性要求极高的关键应用场合。

2.切换速度大幅缩短：与传统的备自投或双电源快切装置相比，本装置采用可控整流模块实现电源切换，导通时间非常短，通常在数毫秒范围内，切换速度大幅缩短。这种快速的切换速度极大地降低了进线电压的衰减，保障了变频器的稳定运行，对于对切换速度要求高的高性能应用具有明显优势。

3.设备可靠性提升：由于切换过程中电压稳定，控制器采用微处理器单元进行智能控制，能够实时监测电源状态，并做出准确的切换决策。这样能够避免电源切换时的不稳定因素，提升了装置的可靠性和稳定性，减少了由于供电中断或不稳定造成的设备故障风险，延长了设备的使用寿命。

4.能源节约和环保：可控整流模块实现了对电源的精确控制，能够根据实际负载需求进行动态调整，避免不必要的能量损耗。因此，本装置具备节能的特点，能够降低电能的消耗，同时减少电力系统的负荷压力，对于节约能源和减少环境污染具有积极的意义。

综上所述，本实用新型提出的10kV变频器无扰动连续供电装置具有明显的有益效果，包括供电连续性的显著提高、切换速度的大幅缩短、设备可靠性的提升，以及能源节约和环保等方面的优势。该装置为大功率10kV变频器的稳定运行和高可靠性供电提供了一种高效解决方案，同时适用于广泛的工业自动化和电力应用领域。

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的10kV变频器无扰动连续供电装置的电路示意图；

附图2是一幅较佳实施方式的移相变压器与整流模块和可控整流模块的电路连接示意图。

附图中：主电源1，备用电源2，第一电压传感器和第一电流传感器3，第二电压传感器和第二电流传感器4，控制器5，第一移相变压器6，第二移相变压器7，整流模块8，可控整流模块9，滤波电容10，直流转交流模块电源11，变频器12及电动机13。

具体实施方式：

鉴于此，本实用新型提供了一种10kV变频器无扰动连续供电装置，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外，需要理解的是，在本实用新型实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

参阅图1所示，目前市场中大功率10kV变频器在切换备用电源时，由于进线断路器的关断到备用断路器的闭合时间较长，导致进线电压急剧衰减，从而影响变频器的正常运行，导致负载供电的非连续性。为了解决这一问题，本实用新型提出了一种10kV变频器无扰动连续供电装置，参阅图1所示，具体实现如下：

主电源1和备用电源2的连接：主电源1连接到整流模块8的输入端，备用电源2连接到可控整流模块9的输入端。主电源1和备用电源2可以分别来自于不同的供电网络，以提供备份电源。

整流模块8和可控整流模块9：整流模块8和可控整流模块9分别负责将10kV交流电转换为高压直流电，并通过DC/AC变换器将直流电转换为交流电，以供给大功率电动机13。

控制器5采用微处理器单元，其内部包含逻辑控制电路和传感器接口。逻辑控制电路负责实时监测主电源1和备用电源2的电压和电流值，根据预设的电压和电流范围，判断电源状态，并做出切换决策。传感器接口用于接收第一电压传感器3、第一电流传感器3、第二电压传感器4和第二电流传感器4的信号。

可控整流模块9是由可控硅组成的整流桥电路模块。控制器5通过可控硅驱动电路来控制可控整流模块9的导通和关断。控制器5根据电源状态的监测结果，产生相应的控制信号，驱动可控整流模块9实现电源切换。

主电源1电压和电流检测：主电源1的电压和电流由第一电压传感器3和第一电流传感器3进行检测。这些传感器将电压和电流的实时数据传递给控制器5，以保证及时监测主电源1状态。

备用电源2电压和电流检测：备用电源2的电压和电流由第二电压传感器4和第二电流传感器4进行检测。控制器5通过这些传感器获取备用电源2状态信息，以备份主电源1的供电。

电源切换过程：当控制器5检测到主电源1的电压值和电流值超出预设范围时，将触发可控整流模块9导通，切换至备用电源2供电状态。反之，当主电源1的电压值和电流值在预设范围内，或备用电源2的电压值和电流值超出预设范围时，控制器5将控制可控整流模块9关断，切换回主电源1供电状态。

该装置可以根据不同的应用场合和电源特点进行调整和优化。可以选择不同类型的整流模块和可控整流模块，以适应不同电压等级和电流需求。同时，控制器5的算法可以根据实际情况进行优化和改进，以提高电源切换的响应速度和可靠性。

通过以上具体实施方式，本实用新型的无扰动连续供电装置能够实现对电动机13的稳定供电，并在主电源1故障时能够快速切换至备用电源2，确保设备持续稳定运行，具备较高的实用性和经济性，同时解决了现有技术中切换时间较长导致负载供电非连续性的问题。

主电源1与备用电源2之间互相切换的步骤或流程如下：

1.初始状态：在初始状态下，主电源1和备用电源2均处于正常工作状态，控制器5持续监测主电源1和备用电源2的电压和电流。

2.主电源1状态检测：控制器5通过第一电压传感器3和第一电流传感器3实时检测主电源1的电压值和电流值。如果主电源1的电压值和电流值在预设范围内，说明主电源1正常供电。

3.备用电源2状态检测：同时，控制器5通过第二电压传感器4和第二电流传感器4实时检测备用电源2的电压值和电流值。如果备用电源2的电压值和电流值在预设范围内，说明备用电源2正常待命。

4.主电源1故障检测：在设备运行期间，如果控制器5检测到主电源1的电压值和电流值超出预设范围，可能意味着主电源1出现故障或晃电现象。

5.备用电源2切换触发：当控制器5检测到主电源1故障时，将立即触发备用电源2的切换过程。控制器5将发送信号给可控整流模块9的驱动电路，使其导通，从而使备用电源2开始为变频器12供电。

6.可控整流模块9导通：可控整流模块9由可控硅组成的整流桥电路模块。当控制器5触发备用电源2切换后，可控整流模块9的可控硅将导通，允许备用电源2的电能传递至变频器12。

7.电源切换过程：备用电源2的切换过程非常迅速，由于可控整流模块9的导通时间非常短，通常在几毫秒之内，所以进线电压的衰减可以被最小化，从而避免变频器12的停机。

8.备用电源2稳定供电：备用电源2通过可控整流模块9为变频器12提供稳定的电源，确保电动机13继续正常运行，从而保障负载的供电连续性。

9.主电源1恢复检测：控制器5持续监测主电源1的状态，一旦检测到主电源1恢复正常，即主电源1的电压值和电流值在预设范围内，控制器5将触发备用电源2的可控整流模块停止导通。

10.备用电源2切换复位：当主电源1恢复正常后，备用电源2切换过程即完成，备用电源2恢复待命状态，等待下一次切换触发。

通过以上步骤，本实用新型的10kV变频器无扰动连续供电装置能够实现在主电源1故障时，快速切换至备用电源2，保障电动机13的连续供电，避免设备停机造成的损失。备用电源2的切换过程快速而稳定，确保电源的连续性和稳定性，从而保障设备的可靠运行。

Claims (7)

1.一种10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，包括：主电源、备用电源、整流模块、可控整流模块、直流转交流模块电源、变频器以及电动机；

主电源与整流模块电连接，备用电源与可控整流模块电连接；

控制器用于检测主电源的电压值和电流值，且在主电源的电压值和电流值超出预设范围时，触发可控整流模块导通，切换至备用电源供电；或者，用于检测备用电源的电压值和电流值，且在主电源的电压值和电流值在预设范围内，或备用电源的电压值和电流值超出预设范围时，控制可控整流模块关断，切换至主电源供电；

整流模块与可控整流模块皆与直流转交流模块电源电连接，直流转交流模块电源通过变频器连接电动机。

2.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，控制器通过第一电压传感器和第一电流传感器分别检测主电源的电压值和电流值，通过第二电压传感器和第二电流传感器分别检测备用电源的电压值和电流值。

3.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，主电源与整流模块之间连接第一移相变压器，备用电源与可控整流模块之间连接第二移相变压器。

4.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，整流模块与可控整流模块输出端与滤波电容电连接。

5.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，可控整流模块为可控硅组成的整流桥电路模块，控制器通过可控硅驱动电路驱动可控整流模块。

6.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，整流模块为二极管组成的整流桥电路模块。

7.如权利要求1中的10kV变频器无扰动连续供电装置，其特征在于，控制器为微处理器单元。