CN2652006Y

CN2652006Y - 串级调速装置瞬时停电保护电路

Info

Publication number: CN2652006Y
Application number: CN 03248648
Authority: CN
Inventors: 刘文辉; 刘文华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2013-08-29

Abstract

本实用新型公开了一种串级调速装置瞬时停电保护电路，在串级调速装置整流电路直流输出负母线与逆变电路直流输入电源负母线之间串接由功率电阻、续流二极管、吸收电路、功率半导体开关并联组成的保护电路，该保护电路在串级调速装置正常工作时处于低阻状态，当逆变电路发生瞬时停电或交流电源电压太低时，呈现较大的电阻，并同时封锁升压型串级调速装置的升压半导体开关的驱动脉冲，将强制导通驱动脉冲送入逆变可控硅门极。使整流二极管和逆变可控硅中不会出现过电流，保证整流二极管和逆变可控硅不会被损坏，当瞬时停电过去后装置可自动恢复到串级调速正常运行状态。

Description

串级调速装置瞬时停电保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种串级调速装置，特别是指串级调速装置瞬时停电保护电路。

背景技术

在矿山、冶金、化工、石油、建材等工业部门和水厂、电厂大量使用高压的风机、水泵、压缩机和搅拌机等，这些机械功率都在几百千瓦以上，有的高达数千甚至上万千瓦，它们消耗的电能是非常可观的。这类机械大多采用恒速交流传动，而以挡板、阀门或空放回流的办法进行输出量的调节，白白损失大量的电能。另外，高压电动机启动时的大电流及对绕组的过大电磁力很容易导致定子绕组接头开焊、转子鼠笼断条等。随着电网对机组深调峰、甚至两班制运行要求的提高，大型风机将经常运行在低负荷区并频繁启停。因此，急需一种能提高电动机寿命的调速装置。但由于电力半导体器件容量的限制，普通的变频调速装置不能简单的应用于高压变频调速系统中。

目前应用较多的是采用串级调速实现高压电动机的调速，串级调速电机具有效率高、谐波污染小、寿命长、节能效果好的优点。串级调速装置主电路一般采用无升压电路的直接整流逆变方式或采用升压电路和逆变电路结合的整流—升压—逆变电路。两种电路都存在一个问题：那就是当逆变侧发生瞬时停电故障或交流电源电压太低时，逆变可控硅会因为逆变交流电压太低而不可关断，造成逆变短路；如果此时电动机运行在设定的最低转速上，就有可能在转子绕组中造成很大的冲击电流，这个冲击电流有可能损坏整流二极管和逆变可控硅器件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足提供一种可靠性高的串级调速装置瞬时停电保护电路，以克服现有串级调速装置主电路逆变侧发生瞬时停电故障或交流电源电压太低时，整流二极管和逆变可控硅易被冲击电流损坏的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：在串级调速装置整流电路直流输出负母线与逆变电路直流输入电源负母线之间串接有保护电路，该保护电路在串级调速装置正常工作时处于低阻状态，当逆变电路发生瞬时停电或交流电源电压太低时，呈现较大的电阻，并同时封锁升压型串级调速装置的升压半导体开关的驱动脉冲，将强制导通驱动脉冲送入逆变可控硅门极。

上述串级调速装置的瞬时停电保护电路中，所述保护电路由功率半导体开关控制电路、功率电阻、续流二极管、吸收电路、功率半导体开关组成，功率电阻、续流二极管、吸收电路、功率半导体开关并联联接，其中续流二极管的阴极与功率半导体开关的漏极相连的一端接到串级调速装置逆变桥的直流负母线，另一端接到串级调速装置整流电路直流输出负母线，半导体开关控制电路的输入端分别接逆变交流电压信号、逆变直流电流信号，其输出端接功率半导体开关控制端。

上述串级调速装置瞬时停电保护电路中，所述功率半导体开关控制电路由电压/电流检测电路、第一RS触发器、第一延时电路、第二延时电路、第二RS触发器、或非逻辑电路组成，电压/电流检测电路输入信号为串级调速装置逆变交流电压和逆变直流电流，其输出接第一RS触发器S端，用于输出逆变交流电压和逆变直流电流的检测信号；第一RS触发器的S端、R端分别与电压/电流检测电路、第一延时电路相接，其输出端接第一延时电路；第一延时电路的输入端、输出端分别接第一RS触发器的输出端、R端，用于将第一RS触发器输出的高电平信号进行延时；第二延时电路的输入端、输出端分别接第一RS触发器的输出端、第二RS触发器的S端，用于将第一RS触发器的输出信号延时；第二RS触发器的R端、S端分别接复位信号、第二延时电路的输出信号，其输出端接或非逻辑电路；或非逻辑电路的两个输入端分别接第一RS触发器、第二RS触发器的输出端，其输出端接功率半导体开关的控制端。

本实用新型由于采用上述技术方案，当串级调速装置逆变侧发生瞬时停电故障或交流电源电压太低时，功率半导体开关控制电路使功率半导体开关截止，功率电阻投入，同时升压开关驱动脉冲被封锁，强制导通驱动脉冲被送入逆变电路可控硅门极，使整流二极管和逆变可控硅中不会出现过电流，保证整流二极管和逆变可控硅不会被损坏，当瞬时停电过去后装置可自动恢复到串级调速正常运行状态。

下面结合附图对本实用新型的结构和工作原理作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的在无升压变换的串级调速装置主电路中的接线图。

图2是本实用新型的在有升压变换的串级调速装置主电路中的接线图。

图3是本实用新型的功率半导体开关控制电路的框图。

图4是本实用新型的功率半导体开关控制电路的实施电路原理图

图5是本实用新型的功率半导体开关控制电路的逻辑时序图。

具体实施方式

参见图1和图2，图中的功率半导体开关S及其吸收电路、二极管DL和功率电阻R、功率半导体开关控制电路组成串级调速装置瞬时停电保护电路。

参见图3，功率半导体开关控制电路由电压/电流检测电路1、第一RS触发器2、第一延时器3、第二延时器4、第二RS触发器5和或非逻辑电路6组成。电压/电流检测电路1输入信号为串级调速装置逆变交流电压和逆变直流电流，输出为一个表征输入信号高或低于某个设定值的逻辑信号ULS0，当任一相逆变交流电压低于电压设定值或逆变直流电流高于电流设定值时，ULS0变高电平，否则，为低电平；第一RS触发器1输入信号为ULS0和一个复位信号RST1，输出信号为瞬时停电信号ULS1，ULS1与ULS0和RST1的逻辑关系为：ULS0＝0，RST1＝0时，ULS1保持原来状态；ULS0＝1时，ULS1＝1；ULS0＝0，RST1＝1时，ULS1＝0。第一延时器3输入信号为ULS1，输出信号为复位信号RST1，当ULS1变高电平时，延时设定的时间后RST1变高；当ULS1变低电平时，RST1立刻变低电平。第二延时器4输入信号为ULS1，输出信号为ULS2，当ULS1变高电平时，延时设定的时间后ULS2变高；当ULS1变低电平时，ULS2立刻变低电平。第二RS触发器5输入信号为ULS2和一个外部复位信号RST，输出信号为表征装置逆变交流电源停电的故障信号UP，UP与ULS2和RST的逻辑关系为：ULS2＝0，RST＝0时，UP保持原来状态；ULS2＝1时，UP＝1；ULS2＝0，RST＝1时，UP＝0。或非逻辑电路输入信号为ULS1和UP，输出为功率半导体开关门极驱动逻辑信号PDRV，PDRV与ULS1和UP的逻辑关系是：PDRV等于ULS1或UP后的反逻辑；PDRV为低电平时，使所述的功率半导体开关截止，并同时封锁升压型串级调速装置的升压半导体开关的驱动脉冲、将强制导通驱动脉冲送入逆变可控硅门极；PDRV为高电平时，使所述的功率半导体开关导通，同时解除升压型串级调速装置的升压半导体开关驱动脉冲的封锁、将正常逆变驱动脉冲送入逆变可控硅门极。第二延时器4延迟时间大于第一延时延时器3的延时时间。

图4是功率半导体开关控制电路的实施电路原理图。图中，UA/-UA、UB/-UB、UC/-UC为检测到的串级调速装置逆变三相交流电压，ID为逆变直流电流检测信号；U1A、U1B、U1C、U2A、U2B、U3、U4、U5等及其辅助元件构成电压/电流检测电路，其输出信号为ULS0。U6芯片中的RS触发器(S0/R0/Q0)构成第一RS触发器，RS触发器(S2/R2/Q2)构成第二RS触发器，R22、R23、R24、R25、R26、N2、N3、C10构成延时电路1，R27、D13、C11构成延时电路2，U6A构成或非逻辑电路。

图5给出了功率半导体开关控制电路的逻辑时序图。T1时刻前逆变交流电压正常，ULS1、ULS2、UP为低电平，PDRV为高电平，逆变驱动脉冲和升压开关驱动脉冲正常工作。T1时刻逆变交流电压下降到设定值以下，电压检测电路输出信号ULS0变高电平，ULS1变高，PDRV同时变低，瞬时停电保护功率开关S截止，功率电阻R投入，同时升压开关驱动脉冲都被封锁，强制导通驱动脉冲被送入逆变可控硅门极。到T2时刻时，由于在T2前逆变交流电压已恢复正常，延时电路1输出的RST1信号变高使ULS1变低，瞬时停电保护功率开关S导通，功率电阻R退出，同时升压开关驱动脉冲的封锁被解除，正常逆变脉冲被送入逆变可控硅门极。T3时刻逆变交流电压再次下降到设定值以下，电压检测电路输出信号ULS0变高电平，ULS1变高，PDRV同时变低，瞬时停电保护功率开关S截止，功率电阻R投入，同时升压开关驱动脉冲都被封锁，强制导通驱动脉冲被送入逆变可控硅门极。到T4时刻时，由于逆变交流电压仍没有恢复正常，延时电路2输出的ULS2信号变高使UP变高，导致到T5时刻虽然逆变交流电压已恢复正常，ULS1变低电平，但由于UP为高，使得PDRV仍保持低电平，瞬时停电保护功率开关S维持截止状态，升压开关驱动脉冲维持被封锁状态，逆变脉冲维持在强制导通脉冲状态。只有逆变交流电压正常，且外部复位信号RST变高电平后，UP信号才能变低，PDRV信号才能变高，瞬时停电保护功率开关S才导通，同时升压开关驱动脉冲的封锁才能被解除，正常逆变脉冲才能被送入逆变可控硅门极。

Claims

1、一种串级调速装置瞬时停电保护电路，其特征在于：在串级调速装置整流电路直流输出负母线与逆变电路直流输入电源负母线之间串接有保护电路，该保护电路在串级调速装置正常工作时处于低阻状态，当逆变电路发生瞬时停电或交流电源电压太低时，呈现较大的电阻，并同时封锁升压型串级调速装置的升压半导体开关的驱动脉冲，将强制导通驱动脉冲送入逆变可控硅门极。

2、根据权利要求1所述的串级调速装置瞬时停电保护电路，其特征在于：所述保护电路由功率半导体开关控制电路、功率电阻、续流二极管、吸收电路、功率半导体开关组成，所述功率电阻、续流二极管、吸收电路、功率半导体开关并联，其中续流二极管的阴极与功率半导体开关的漏极相连的一端接到串级调速装置逆变桥的直流负母线，另一端接到串级调速装置整流电路直流输出负母线，半导体开关控制电路的输入端分别接逆变交流电压信号、逆变直流电流信号，其输出端接功率半导体开关控制端。

3.根据权利要求2所述的串级调速装置瞬时停电保护电路，其特征在于：所述功率半导体开关控制电路由电压/电流检测电路、第一RS触发器、第一延时电路、第二延时电路、第二RS触发器、或非逻辑电路组成，所述电压/电流检测电路输入信号为串级调速装置逆变交流电压和逆变直流电流，其输出接第一RS触发器S端，用于输出逆变交流电压和逆变直流电流的检测信号；第一RS触发器的S端、R端分别与电压/电流检测电路、第一延时电路相接，其输出端接第一延时电路；第一延时电路的输入端、输出端分别接第一RS触发器的输出端、R端，用于将第一RS触发器输出的高电平信号进行延时；第二延时电路的输入端、输出端分别接第一RS触发器的输出端、第二RS触发器的S端，用于将第一RS触发器的输出信号延时；第二RS触发器的R端、S端分别接复位信号、第二延时电路的输出信号，其输出端接或非逻辑电路；或非逻辑电路的两个输入端分别接第一RS触发器、第二RS触发器的输出端，其输出端接功率半导体开关的控制端。