[实用新型]交流电动机同期并网切换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及变频器，特别涉及级联式高压变频器拖动的交流电动机并网切换装置及控制系统。

背景技术

变频器在工业控制领域有着广泛的用途，高压大功率变频器，更是工业上对大功率交流电动机进行控制、调速及软启动的重要设备。高压变频器主要包括：整流变压器、整流电路、逆变电桥、驱动与保护电路、主控计算机、辅助计算机、可编程控制与裁决故障的PLC及控制接口电路、旁路切换开关等。在此，我们把主控计算机、辅助计算机、可编程控制与裁决故障的PLC及控制接口电路、故障检测传感器等，统称为变频器的控制系统；把整流电路、逆变电桥等称为变频器的功率单元。对于工作电压在3kV以上的高压变频器，受器件耐压及功率限制，一般采用多个功率单元分相串联的结构形式，满足高压输出的要求，称为级联式高压变频器。这种结构形式的高压变频器，每相串联的功率单元在3～12个(级)不等，视输出电压的高低决定。

各种高压变频器拖动交流电动机软启动的技术基本相同，在此仅以级联式高压变频器为例，说明高压变频器拖动交流电动机软启动工作机制。

变频器，特别是高压大功率变频器，在驱动高压交流电动机时，特别是驱动高压大功率交流电动机，如高压大功率同步电动机，在一些特定的应用场合，并不要求电动机运行在变频方式下，没有节能的需求，而是需要变频器能够拖动电动机从变频工作方式平滑过渡到工频电网直接驱动的运行方式，即软启动功能。现有技术采用的方法是：变频器拖动电动机从0Hz逐步加速至工频50Hz，与工频电网频率一致，之后向变频器控制系统发旁路切换指令，变频器检测电网的相位，当变频器与电网对应相位接近一致时，首先变频器脱开电机，然后立即合闸工频开关，将电机切换至电网供电，电机以工频方式运行。

另外还有采用准同期并网切换装置，来实现对高压大功率电动机的软启动。这类产品的拖动方案大致如下：首先使用变频器拖动电机运行至接近工频(95％)，然后由准同期并网装置向变频器发出频率调整指令，使变频器输出电压的幅值及频率同电网电压的幅值、频率满足一定的误差要求，在捕捉到两者相位夹角满足误差要求时，瞬间工频开关并网合闸，变频器输出开关断开，完成变频到工频的切换。

现有技术的缺点是：第一种技术方案，变频器拖动电机切换到工频电网供电的过程中，电机会因为变频器的脱开而失去定子供电，此时定子上感应的残余电动势与工频电网电压在幅值、相位及频率上均存在很大的差异。此时将电机切入至工频电网供电，将对电机产生很大的冲击电流，对电机造成损伤，还可能引发工频开关的保护而跳闸，造成停产等严重事故，给用户造成无法挽回的经济损失。第二种技术方案，准同期并网切换装置对变频器的输出控制精度低、误差大，且需要等待捕捉到合适的相位夹角方能合闸，由于变频器输出同电网并不是完全同期，因此并网时冲击电流较大，对设备安全及使用寿命不利。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术在进行交流电动机并网切换时对电动机及其他设备产生冲击的缺点，提供一种交流电动机同期并网切换装置，降低并网切换时的冲击电流。

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，交流电动机同期并网切换装置，包括变频器及其控制系统，所述变频器输出端通过第一切换开关与交流电动机连接，所述交流电动机通过第二切换开关与电网连接，所述控制系统与第一切换开关和第二切换开关连接，其特征在于，所述控制系统分别通过第一传感器和第二传感器采集变频器输出电压参数和电网电压参数，并根据电网电压参数调整变频器输出电压参数，当采集的变频器输出电压参数与电网电压参数匹配时，所述控制系统先驱动第二切换开关闭合，然后驱动第一切换开关断开；

具体的，所述电压参数包括相位、频率和幅度；

具体的，所述第一传感器和第二传感器为电压互感器；

进一步的，所述变频器输出端和第一切换开关之间串联有限流器；

具体的，所述限流器为电抗器；

具体的，所述第一切换开关和第二切换开关为交流接触器或交流断路器。

本实用新型的有益效果是，通过控制系统对变频器的输出电压进行控制来实现同期并网功能，由于并网时变频器输出电压与电网电压完全同步，极大的降低了对电动机的冲击，具有成本低，同步精度高，响应速度快，可靠性高的特点。

附图说明

图1是现有技术交流电动机并网切换装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例的结构示意图；

图3是电压参数匹配时示波器显示的变频器输出电压和电网电压波形；

图4是并网前后示波器显示的电动机电流波形。

具体实施方式