[发明专利]变频器异常电压穿越电源

说明书

技术领域

本发明属于电源与变频器技术领域，具体涉及一种变频器异常电压穿越电源，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

变频器作为一种高精度的电能控制装置，目前已大量应用于工业生产的各个领域，其主要通过对电机转速、转矩和功率的控制来实现工业应用。变频器一般采用交流电源输入，经内部整流后转换为直流电源，再对此直流电源进行逆变从而实现对电机的控制。变频器进行内部逆变时，内部直流母线电压需维持在一定范围内，过低的直流母线电压无法保证逆变的正常运行从而会触发欠压保护，而过高的电压有可能损坏器件，因而会触发过压保护。

当电力系统中发生短路故障时，会导致交流电压跌落，而在系统恢复正常过程中，有可能因发电机或其它装置，如SVC，因强励磁而不能及时退出从而导致在低电压结束后发生短暂的高电压现象。对于变频器而言，交流电压的跌落或上升，经过整流桥的整流作用，会体现为其内部直流母线电压的下降或升高，进而触发变频器保护，拖动电机停转。对于需要连续运行的关键负荷，这种因低电压或高电压而造成的停机会造成严重后果，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及高电压恢复过程，保证负载的持续、可靠运行。

为解决以上问题，当前有通过为变频器增加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，来解决低电压停机问题，而对于高电压问题，变频器直流母线处增加直流蓄电池支撑的方法难以解决，此外上述两种方案中，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异常电压穿越电源，用于解决电网交流电源电压发生异常电压及整个恢复过程中，变频器停机、触发保护或工作状态异常等情况。变频器异常电压穿越电源可以在系统异常时，为变频器拖动系统提供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。

本发明的具体方案如下：

一种变频器异常电压穿越电源，该电源串接于电网三相交流电源与变频器之间，所述变频器异常电压穿越电源包括整流电路、升降压电路和旁路电路；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；

所述升降压电路选用CUK电路，包括三重CUK并联支路和输出储能电容，所述三相不控整流桥输出端正负极之间并联直流母线支撑电容后与所述三重CUK并联支路的输入端相连，所述三重CUK并联支路输出端的正负极性之间并联输出储能电容后连接至变频器的直流输入端子；

所述旁路电路由三相静态开关组成，所述三相交流电源连接至所述三相静态开关输入端，三相静态开关输出端连接至所述变频器三相交流输入端子。

本发明具有以下技术效果：

变频器异常电压穿越电源采用平时旁路，交流电压故障时动作的控制方式，即在三相系统电压正常时，升降压电路中的开关器件不动作，旁路电路的三相静态开关处于导通状态，电能经三相系统、旁路电路送入变频器；在系统电压跌落至一定程度时，升降压电路投入运行，进行升压控制，保证穿越电源输出电压维持恒定；在系统电压上升至一定程度时，变频器异常电压穿越电源封锁旁路电路，同时升降压电路投入运行，进行降压控制，以保证输出直流电压维持恒定，在系统电发生异常时，穿越电源始终输出稳定的直流电压以确保变频器不停机，拖动电机输出转速、转矩、功率不发生变化。

附图说明

图1为变频器异常电压穿越电源拓扑结构示意图；

图2为电网电压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为升降压自动控制框图；

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所示为本发明的变频器异常电压穿越电源的结构示意图。

实施例1：变频器异常电压穿越电源由三部分组成：整流电路1，由二极管模块构成的三相全桥不控整流器；升降压电路2，由电抗器、电容、IGBT、续流二极管组成的DC/DCCUK升降压模块；旁路电路3，由三相静态开关构成的三相旁路电路。