[发明专利]具有低电压穿越能力的变频器稳压电源装置

说明书

技术领域

本发明属于电源与变频器技术领域，具体涉及一种具有低电压穿越能力的变频器电源装置，适用于各种包括变频器在内的各种可连接直流电源的负载单元。

背景技术

异步电机拖动变频器广泛应用于工业生产的各个领域，用于调节旋转类负载的转速、转矩和功率。异步电机拖动变频器输入侧连接交流电网，其内部的整流桥将电网的交流电源变换为直流电源，供给变频器逆变部分工作。常规异步电机变频器会对直流母线电压进行监视，当出现直流母线电压过低的情况时，变频器会采取相应的保护动作，闭锁变频器输出，以此保证变频器自身的安全。

当电力系统中发生短路故障时，会触发一定程度的交流电压跌落，这个交流电压跌落，经过整流桥的整流作用，会体现为其内部直流母线电压的跌落，进而触发变频器保护，拖动电机停转。对于某些需要连续运行的关键负载，这种由电网低电压过程造成的停机是不能容忍的，会给生产安全带来很大的危害。因而需要寻求一种新型的变频器装置，能够跨越系统低电压跌落的过程，保证负载的持续、可靠运行。

现有技术中，可通过为变频器增加UPS动力电源或在变频器直流母线处增加直流蓄电池支撑的方法，来解决如上的低电压停机问题。但两种方案中，均引入了蓄电池，蓄电池对温度和运行环境要求高、需定期进行全充、全放操作、电池造价高等问题，制约了这两种方案的广泛推广。

发明内容

为克服现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种变频器低电压穿越电源，用于解决电网交流电源电压发生跌落时，变频器停机、触发保护或工作状态异常等情况。变频器低电压穿越电源可以在系统异常时，为变频器拖动系统稳定的动力电源和控制电源，维持拖动系统的连续、可靠、平稳运行，保护生产安全。

本发明的具体方案如下：

一种具有低电压穿越能力的变频器稳压电源装置，该变频器稳压电源装置串接于电网三相交流电源与变频器之间，所述变频器稳压电源装置包括整流电路和升压电路，其特征在于：

所述整流电路由三相不控整流桥与直流母线支撑电容构成，所述三相交流电源连接至所述三相不控整流桥的输入端，三相不控整流桥的输出端两极之间连接所述直流母线支撑电容；

所述升压电路选用电路为BOOST升压电路，包括直流电感、三重BOOST并联支路，和输出储能电容，其中每一并联支路均有一绝缘栅双极型晶体管IGBT和一二极管串联而成，缘栅双极型晶体管IGBT的集电极和二极管的阳极相连；

直流电感的一端连接至所述三相不控整流桥输出端经过直流母线支撑电容后的正极性端，所述直流电感的另一端分别连接至每一BOOST并联支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极与二极管的阳极的连接处，所述DCDC升压电路的输出端并联输出储能电容后连接至变频器的直流输入端子；

所述变频器稳压电源装置在电网三相交流电源电压正常时，升压电路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT工作于旁路状态，不进行开关控制，电流不流经IGBT，电网三相交流电源经三相不控整流桥、直流电感以及DCDC升压电路中二极管直接输出到变频器；

当电网三相交流电源电压跌落超过预定值时，升压电路中的开关器件工作，升压电路自启动，为变频器提供电能。

交流电输入后，经三相全桥整流电路变换为为直流电。整流桥的输出经三重BOOST错频控制的DC/DC升压模块，变换为更高电压等级，其输出恒定的直流电能供给负载。电网电压正常时，升压电路不启动，电能经三相整流桥、平波电抗器与续流二极管直接输出到负载。

本发明的变频器低电压穿越电源串联于系统三相电源与变频器之间，实现低电压穿越的功能，当电网故障引发系统电压跌落等故障时，本电源装置可以快速响应，为负载提供稳定的直流动力电压，保证变频器及其拖动系统的转速、转矩、功率维持不变。在电网发生故障时，不会影响到敏感负荷，提高了拖动系统的安全可靠性。

附图说明

图1为具有低电压穿越能力的变频器稳压电源装置拓扑结构示意图；

图2为电网电压跌落监控模块子程序流程图；

图3为自动控制模块主程序流程图；

图4为升压自动控制框图；

图5为集成自检系统程序流程图。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。

如图1所示为本发明的具有低电压穿越能力的变频器稳压电源装置的结构示意图。