[发明专利]一种高压节电器

说明书

技术领域

本发明涉及节电器技术领域，尤其涉及一种高压节电器。

背景技术

现有技术中，随着电力电子技术的发展，节电器作为电力电子技术发展的产物，在国民经济的各个领域如冶金、石化、自来水、电力等均得到广泛的应用，发挥着越来越重要的作用。特别是高压大功率节电器的应用日渐广泛。

现有的高压大功率节电器主要由多副边绕组变压器、若干个功率模块单元和控制系统构成。功率模块单元为基本的交-直-交单相逆变电路，高压大功率节电器的每一相就是由这样的若干个功率单元串联构成。控制系统能够由控制器、工控PC机和可编程控制机（PLC）构成；其中，控制器主要是由用于计算产生PWM脉冲信号的单片机构成，工控PC机主要是用来提供友好的全中文WINDOWS监控和操作界面，可编程控制机(PLC)主要是用于柜内开芙信号的逻辑控制。

由于现有的高压大功率节电器采用的是变压变频( VVVF)开环控制方式进行调速，而且用于控制功率单元导通的PWM信号是由运算速度较慢的单片机产生，所以，造成这种由功率模块单元串联构成的高压大功率节电器在使用中存在如下问题：

不能实现真正的恒转矩控制，动态响应速度慢，不能实现高性能的电机控制。由于这种高压大功率节电器采用的是变压变频( VVVF)开环控制方式，比较简单，因此它不能实现复杂控制。虽然这种通用的变压变频( VVVF)开环控制方式在理论上是恒转矩的，但是驱动功率器件开通和关断的驱动指令从节电器的控制器到最终驱动功率器件中间要经过一系列的执行机构，存在于各个环节上的误差积累，使得节电器实际输出的转矩与设计输出的目标转矩有所误差，这样就不能实现真正的恒转矩，动态响应也比较慢，不能实现高性能的电机控制。

不能实现工业上的旋转再启动。由于现有的高压大功率节电器采用变压变频( VVVF)开环控制方式，其控制器部分不能识别电机的速度，不能在功率器件驱动信号封锁后某个时间再次跟踪实际转速继续发驱动指令，即不能实现工业上的旋转再起动。如果在起动前电机在旋转，则不能立刻起动，必须等电机完全静止才能再起动，否则就容易出现节电器过流故障。同样，由于它不能识别电机的实际速度，在节电器供电电网电压突然消失一段时间后不能跟踪电机实际转速而继续对功率器件实现正确的控制和驱动，即不能实现掉电重起动功能。

过压、过流保护功能弱，功率模块单元易烧毁。由于现有的高压大功率节电器采用变压变频( VVVF)开环控制方式，其控制部分不能对减缓节电器输出后从电机反馈回节电器的能量进行识别和判断，这样导致在减小节电器输出电压时如果设置的减速时间过短，由于机组的强大惯性，电机的回馈能量过多而节电器的功率部分的储能电容器不能及时吸收而发生直流母线过压故障，导致变频装置不能继续正常运行。

另外，由于现有的高压大功率节电器的控制部分是基于单片机及其外围电路而设计的，其运算、响应速度比较慢，不能对节电器输出到电机绕组的电流进行及时的检测和监控，不能在负载变化时自动限制节电器的输出。通常的情况就是在电动机负载突然增大时发生节电器输出电流突然增大从而发生过流故障，功率单元被烧毁。

不能实现一台节电器带动多个电动机软启动。由于现有的高压大功率节电器采用变压变频( VVVF)开环控制方式，其缺乏对电网电压幅值和相位的检测，使得节电器在将电机从被节电器受控拖动状态投入到供电网络直接拖动时由于电机端电压和电网的幅值和相位差别比较大而发生过流故障，也不能使电机在被节电器受控拖动和直接投入电网两种状态之间自由切换，从而不能充分发挥节电器控制电机的作用，不能实现一台节电器带动多个电动机软启动的功能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高压节电器，以解决现有技术中的高压节电器控制精度低、运算速度慢、动态响应速度慢以及安全性低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压节电器，包括多副边绕组变压器、功率模块单元和控制系统，所述功率模块单元连接在所述多副边绕组变压器和控制系统之间，若干个功率模块单元串联构成所述高压节电器的一相；其中， 

所述多副边绕组变压器为多副边绕组移相变压器；

所述功率模块单元，用于执行控制系统的指令输出PWM电压；

所述控制系统，用于采用矢量控制方式计算所述节电器的输出频率，控制所述功率模块单元的导通频率和时间。

所述控制系统的主控板采用基于数字信号处理专用集成芯片DSP芯片作为CPU。

所述DSP芯片包括主DSP芯片和协处理DSP芯片，其中，