[发明专利]一种变频器低电压穿越电源

说明书

技术领域

本发明属于电网控制技术领域，特别涉及一种变频器低电压穿越电源。

背景技术

变频器通过改变电源的频率来调节输出电压，具有很好的调速和节能性能。配合过压、过流、过载等保护，使其在工业生产的很多领域得到应用。现有变频器采用的技术包括：

(1)采用模糊自适应算法计算IGBT触发脉宽以使输出电压维持预设值，

(2)采集低电压穿越电源的三相交流输入电压，将经坐标变换后得到的正序分量与启动判据作比较，

(3)设计采集直流电压作为判据，

(4)在设计控制电源时加装UPS。

可以参见以下文件：

[1]郑安.电厂变频器用低电压穿越电源研究[D].北京:华北电力大学，2014.

[2]刘耀中，马永岗，王国庆，等.火电厂辅机变频器低电压穿越电源的设计[J].电力电子技术,2014,48(11):13-15.

[3]武利俊，林雪欣，刘剑，等.低电压穿越装置在火电厂的应用[J].内蒙古科技与经济,2014(24)：97-100.

[4]王钢，贾伟，郑怀国，等.具有低电压穿越能力的变频器稳压单元装置[P].中国,CN 102299644A.2011-12-28.

目前这4种现有技术的不足及缺点为：

上述(1)中模糊控制的控制规则和隶属度函数的整合较为困难，增加了控制难度。

上述(2)中该方法需要锁相检测，算法较复杂，对CPU要求高。

上述(3)中电压采集点并联在整流电容两侧，当电压跌落时，电容会以较慢的速度进行放电，采集到的电容电压会滞后于实际电压值，从而使响应变慢。

上述(4)中UPS需定期维护，且电池对使用环境要求较高，寿命有限，成为系统的薄弱环节，降低系统工作可靠性。

发明内容

本发明提供一种变频器低电压穿越电源，解决当电网电压低于一定值(一般为额定电压的80％)时，变频器输出功率严重不足，并发生欠压停机保护问题及在某些场合会引起事故等问题。

一种变频器低电压穿越电源，包括功率电路和控制电路，功率电路由总开关电路、整流电路、预充电电路、升压斩波电路、投切电路和旁路线路组成，控制电路由采样电路、控制器、驱动电路以及控制电路供电电源组成，

断路器QF合闸上电要通过预充电电阻YR1对直流电容充电，上电完成后将预充电电阻YR1旁路，

经过全桥不控整流，经滤波电容，将直流电送入升压回路，

升压回路由三组参数一致的BOOST电路并联组成，三组电路的开关管采用交错并联调制方式，

在低电压穿越电源处于备用状态，由晶闸管开关实现低电压穿越电源隔离，并根据设计的控制策略实现投切控制，

控制器采集功率回路的电压、电流和开关的状态量，对电压和电流进行闭环调节，对开关进行自动控制，实现了系统全闭环控制，

控制电路供电电源采用宽电压输入电源。

所述控制器的控制算法包括：

(1)旁路式工作模式：电压跌落时，低电压穿越电源给变频器供电电网电压正常时，变频器直接经交流输入端从电网取电工作，低电压穿越电源处于热备用状态，

低电压穿越电源投入使用时，控制器上电进入初始化，发出合闸指令，断路器QF、接触器KM相继合闸，之后进行自检，以在上电初期检测设备是否正常，防止将故障设备投入，

自检即是让设备进行升压斩波工作，将直流母线电压(Uc2处)抬高到给定输出值，

若自检失败，发停机指令并将故障信号上传给上位机，

自检成功后进入热备用待机状态，随时监测变频器输入电压，电压值小于启动电压值时，启动升压斩波功能并触发晶闸管，设备投入运行，

当设备最大运行时间到达或电网电压恢复后，便停止升压功能，低电压穿越电源退出运行，重新回到热备用待机状态，

电压监测电路实时监测变频器直流母线电压值，设定测试点U3处是监测电压最佳位置，测试点U3处连接在变频器的输入直流母线上，可以及时准确的反应变频器输入电压，此处虽然也有滤波电容，但是与U2相比时间常数很小，电容电压可真实反映直流母线的实际电压，

当U3<Ustart时，设备启动升压，Ustart的值需根据变频器的低电压保护阈值确定，在变频器启动低压保护之前向变频器供电，设备是否退出升压斩波需监测U1处电压值，当在斩波运行中U1处电压>Ustop,且2S后仍满足此关系，便可停止升压。Ustop的值需大于Ustart。