CN2671228Y

CN2671228Y - 单元串联式高压提升机变频器

Info

Publication number: CN2671228Y
Application number: CN 200320121533
Authority: CN
Inventors: 李瑞来; 尹彭飞; 田玉芳; 赵树国; 徐春红; 陈德茂
Original assignee: Fengguang Electronic Co ltd Sh
Current assignee: Shandong Xinfeng Photoelectric Science & Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2003-12-28
Filing date: 2003-12-28
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2013-12-28

Abstract

单元串联式高压提升机变频器，涉及有移相变压器、功率单元、可编程控制器组成。每个功率单元在结构上完全一致，可以互换，采用基本的交－直－交双向逆变电路，通过逆变块A中与IGBT反并联的二极管构成三相全桥方式整流，经整流后给滤波电容充电，确定母线电压，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制实现双向逆变。当电机进入发电状态后，逆变块B中的二极管完成续流外，又起到三相全波整流的作用，使能量能够转移到滤波电容中。移相变压器的副边18个二次绕组中，对应的每一相分为三组，互差20°，构成18脉冲整流方式。每个功率单元的输出U、V端子相互串联成星型接法给电机供电。本实用新型的功率单元个数适当调整可满足多种不同要求。

Description

单元串联式高压提升机变频器

技术领域：本实用新型涉及变频装置，尤其涉及专用于提升机的单元串联式高压提升机变频器。

背景技术：现在的提升机仍沿用传统的线绕式异步电动机，用转子串电阻的方法调速，这种调速为有级调速。采用有级调速的结构形式有以下问题：(1)低速转矩小，转差功率大；(2)启动电流和换档电流冲击大，中高速运行时换档振动大；(3)制动不安全，不可靠；(4)对电机的再生能量处理不当，使能耗电阻故障率高，维修困难；(5)低速运行到终点时，易出现“过卷”现象。

实用新型内容：本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种单元串联式高压提升机变频器，低速转矩大、启动电流和换档电流冲击小，中高速运行时换档无振动；制动安全，可靠；设置有电机的再生能量处理，无能耗电阻，维修方便；低速运行到终点时，不会出现“过卷”现象。本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，涉及有移相变压器、功率单元、可编程控制器组成。每个功率单元在结构上完全一致，可以互换，采用基本的交-直-交双向逆变电路，通过逆变块A中与IGBT反并联的二极管构成三相全桥方式整流，经整流后给滤波电容充电，确定母线电压，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制实现双向逆变。当电机进入发电状态后，逆变块B中的二极管完成续流外，又起到三相全波整流的作用，使能量能够转移到滤波电容中，结果母线电压升高，达到一定程度后，启动逆变块A，进行SPWM逆变，通过输入电感，返回到移相变压器的次极，通过变压器将能量返回到电网；通过电网给移相变压器供电，移相变压器的副边18个二次绕组中，对应的每一相分为三组，互差20°，构成18脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。变压器副边绕组的独立性，使得每个功率单元的主回路相对独立。每个功率单元的输出U、V端子相互串联成星型接法给电机供电，通过对每个单元的SPWM波形进行重组，得到阶梯形SPWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承的机械应力。控制器核心由高速16位单片机和工控PC协同运算来实现。工控PC提供全中文WINDOWS监控和操作界面，同时实现远程监控和网络化控制。可编程控制器(PLC)，用于现场提升机保护开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号协调。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，提高系统的安全性、抗电磁干扰性能。

本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，在控制上具有以下基本要求：(1)直流制动。本提升机用变频器，直流制动对提升系统的安全运行起到重要作用，当重车在中间停车时，可编程控制器(PLC)检测到停机信号后给控制器发出一信号，让提升机由高速平滑地降到低速，然后由控制器发出直流制动信号，使提升机停止，待可编程控制器检测到机械制动起作用的信号后，可编程控制器发出信号让控制器去掉直流制动信号，使提升机靠机械抱闸一类的装置起作用。启动时，先对提升机施加一直流制动信号，可编程控制器检测到机械抱闸信号后发出信号给控制器去掉直流制动信号，然后由控制器加上启动电压让提升机开始转动。机械抱闸状态一直在可编程控制器的监控下，一旦机械抱闸打开，马上给电机施加直流信号，确保重车不下滑。直流信号是以PWM方式向电机的某一绕组施加一定占空比的直流脉冲，使电机磁场维持在一恒定方向不便，对运动中的转子产生制动力矩。(2)运行速度的控制。为了减少运行过程中的机械冲击，在提升机启动和停止过程中，做到加速度连续，因不同的频率，对应不同的加减速速率，在本装置的控制中，将不同频率时的加减速速率规划成一个表格，运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率，使提升机平滑运行，减少机械冲击。(3)自动限速保护。本实用新型所述的限速开关，根据需要而设置。在运行到终点时，由限速开关给出减速信号，可编程控制器检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。提升机带有测速发电机，当测速发电机给出超速信号，可编程控制器检测该信号发送给控制器，进入自动减速运行。(4)电机再生能量的处理。再生能量通过功率单元来处理，电机处于发电状态，功率单元母线电压Vbus升高，当母线电压超过电网电压的1.1倍时，CPU根据比较器和相位检测的结果输出六路SPWM波形，使逆变块A中的IGBT工作，通过输入电感，电动机的再生能量最后通过移相变压器反回到电网，装置充分利用了移相变压器对谐波的抵消作用，具有对电网无谐波污染、功率因数高、控制简单、损耗小，返回到电网谐波小于5％。

本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，适用于380V到10KV的场合，功率适用于50Kw到5000Kw，只要功率单元个数进行适当的调整即可满足多种不同的要求。

附图说明：附图是本实用新型所述单元串联式高压提升机变频器的电路示意图。附图1是高压提升机变频器系统结构示意图；附图2是移相变压器对应功率单元的示意图；附图3是功率单元主电路图的示意图。1-移相变压器 2-功率单元 3-可编程控制器 4-逆变块A 5-逆变块B

具体实施方式：现参照附图1、2、3和4，结合实施例说明如下：本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，涉及有移相变压器1、功率单元2、可编程控制器3、逆变块A4和逆变块B5组成。每个功率单元2在结构上完全一致，可以互换，采用基本的交-直-交双向逆变电路，通过逆变块A4中与IGBT反并联的二极管构成三相全桥方式整流，经整流后给滤波电容充电，确定母线电压，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制实现双向逆变。当电机进入发电状态后，逆变块B5中的二极管完成续流外，又起到三相全波整流的作用，使能量能够转移到滤波电容中，结果母线电压升高，达到一定程度后，启动逆变块A4，进行SPWM逆变，通过输入电感，返回到移相变压器1的次极，通过变压器将能量返回到电网；通过电网给移相变压器1供电，移相变压器1的副边18个二次绕组中，对应的每一相分为三组，互差20°，构成18脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1。变压器副边绕组的独立性，使得每个功率单元2的主回路相对独立。每个功率单元2的输出U、V端子相互串联成星型接法给电机供电，通过对每个单元的SPWM波形进行重组，得到阶梯形SPWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承的机械应力。控制器核心由高速16位单片机和工控PC协同运算来实现。工控PC提供全中文WINDOWS监控和操作界面，同时实现远程监控和网络化控制。可编程控制器3(PLC)，用于现场提升机保护开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号协调。控制器与功率单元2之间采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分完全可靠隔离，提高系统的安全性、抗电磁干扰性能。

本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，在控制上具有以下基本要求：(1)直流制动。本提升机用变频器，直流制动对提升系统的安全运行起到重要作用，当重车在中间停车时，可编程控制器3(PLC)检测到停机信号后给控制器发出一信号，让提升机由高速平滑地降到低速，然后由控制器发出直流制动信号，使提升机停止，待可编程控制器3检测到机械制动起作用的信号后，可编程控制器3发出信号让控制器去掉直流制动信号，使提升机靠机械抱闸一类的装置起作用。启动时，先对提升机施加一直流制动信号，可编程控制器3检测到机械抱闸信号后发出信号给控制器去掉直流制动信号，然后由控制器加上启动电压让提升机开始转动。机械抱闸状态一直在可编程控制器3的监控下，一旦机械抱闸打开，马上给电机施加直流信号，确保重车不下滑。直流信号是以PWM方式向电机的某一绕组施加一定占空比的直流脉冲，使电机磁场维持在一恒定方向不便，对运动中的转子产生制动力矩。(2)运行速度的控制。为了减少运行过程中的机械冲击，在提升机启动和停止过程中，做到加速度连续，因不同的频率，对应不同的加减速速率，在本装置的控制中，将不同频率时的加减速速率规划成一个表格，运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率，使提升机平滑运行，减少机械冲击。(3)自动限速保护。本实用新型所述的限速开关，根据需要而设置。在运行到终点时，由限速开关给出减速信号，可编程控制器3检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。提升机带有测速发电机，当测速发电机给出超速信号，可编程控制器3检测该信号发送给控制器，进入自动减速运行。(4)电机再生能量的处理。再生能量通过功率单元2来处理，电机处于发电状态，功率单元2母线电压Vbus升高，当母线电压超过电网电压的1.1倍时，CPU根据比较器和相位检测的结果输出六路SPWM波形，使逆变块A4中的IGBT工作，通过输入电感，电动机的再生能量最后通过移相变压器1反回到电网，装置充分利用了移相变压器1对谐波的抵消作用，具有对电网无谐波污染、功率因数高、控制简单、损耗小，返回到电网谐波小于5％。本实用新型所述的单元串联式高压提升机变频器，适用于380V到10KV的场合，功率适用于50Kw到5000Kw，只要对功率单元2的个数进行适当的调整即可满足多种不同的要求。

Claims

1、单元串联式高压提升机变频器，涉及有移相变压器(1)、功率单元(2)、可编程控制器(3)、逆变块A(4)和逆变块B(5)组成，每个功率单元(2)在结构上完全一致，其特征在于移相变压器(1)的副边18个二次绕组中，对应的每一相分为三组，互差20°。

2、根据权利要求1所述的单元串联式高压提升机变频器，其特征在于每个功率单元(2)的输出U、V端子相互串联成星型。