[实用新型]高-低压PWM变频调速集成装置

说明书

本实用新型提供一种高——低压PWM变频调速装置，其组成中包括有变压柜、变频柜和控制柜。适合于热电厂、自来水厂、输油系统、冶金及化工等生产系统的中大容量高压交流电动机变频调速，属于电学中的变电、配电及电力电子技术领域。

目前，中小容量电动机已经应用变频调速装置，它可使风机、水泵等设备的功耗随转数成立方降低。但是，目前应用的PWM变频调制装置，都是低压(380-460V)型的，不能直接用于高压电动机。那种“高—低—高”变频装置，实际上由两台变压器和一部变频调速器组成。将高压线路输入降为低压，经低压电流型变频器进行变频调制后，再升为高压，控制高压电动机运行，这种变频调速装置成本很高，每千瓦达2000-5000元，可是转换效率及功率因数却依然较低，占地面积又大，在工业中未能获得普遍的采用。中国专利92216261.1提供一种高——低压PWM变频调速装置，它可以直接驱动低压高效电动机，其调速精度0.1％、调速范围为0-100％，运行参数可以数字显示或指针显示，调速过程中的节电率可达30-50％以上。但是，这种调速装置，在系统发生故障时，应变能力差。

本实用新型的目的是提供一种可直接驱动大功率低压电动机，并且可自行诊断变频器故障、当变频器发生故障后可自动或手动切换到工频运行，以及当电动机发生故障时可自动切断电源，使驱动电动机具有高效率、高功率因数、节电调速运行的高——低压PWM变频调速装置。

本实用新型的目的，是通过采取以下技术措施实现的：

在由变压柜(兼作工频启动减压器)、变频柜(含脉宽调制(PWM)信号发生器)所组成的高——低压PWM变频调速装置中，还设置控制柜。该控制柜由自动开关ZK₁和ZK₂、控制用的交流接触器ZJ₁和ZJ₂、延时继电器SJ₁-SJ₃、遥控用的切换开关QK、电流遥控器或电压遥控器I/V、外部遥控器I/V、频率或转数显示器F，以及多重保护电路组成。

而变频柜则由刀闸开关DK、全波整流器D、平滑滤波器LC、脉宽调制逆变器GTR(大功率晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、中央控制单元CPU及接口A/D和D/A、操作盘OP等所组成。

利用本实用新型所提供的高——低压变频调速装置，可使低压电动机比相同容量的高压电动机效率明显提高。以300KW为例，效率提高2.19％、功率因数提高2.25％、起动转矩与额定转矩之比提高40.8％、最大转矩与额定转矩之比提高8％；定子铜损和杂散损耗几乎相当，而铁损低31.3％、机械损耗低25.7％、空载损耗低30.22％、重量轻29.4％；所用电磁线少19.47％、矽钢片少27.41％、其他钢材少45.67％、云母带少93.68％、价格低53.1％，并且具有变频器故障自诊断功能，一旦变频器产生故障可自动或手动切换至工频运行。电机产生故障时也能自动切断电源。

附图是本实用新型所提供的高——低压变频调速装置电路原理图。下面结合附图，通过最佳实施例进一步叙述本实用新型的技术特征。

高——低压PWM变频调速装置，由变压柜、包含脉宽调速(PWM)信号发生器的变频柜和控制柜构成。其中变频调速电路由刀闸开关DK，整流管D、平滑滤波器LC、大功率晶体管GTR或IGBT顺序联接所组成。采用PWM调制方式。通过PF预置频率(即速度)，经A/D转换送至CPU，实际运行频率，由CPU经D/A转换送至指针表F显示。变频调速电路能将低压工频电源经D整流、LC滤波、由GTR或IGBT逆变成可变电压可变频率(VVVF)的交流电，提供电动机M变频调速。

控制柜则由切换用的自动开关(空气式、油浸式、六氟化硫式及真空式均可)ZK₁和ZK₂，控制用的交流接触器ZJ₁和ZJ₂、延时继电器SJ₁-SJ₃，遥控用的切换开关QK、电流遥控器或电压遥控器I，V、外部遥控器I/V、频率或转数显示器F、以多重保护电路所组成。该多重保护电路由变频器自诊断及其故障显示电路BG、变频器故障自动或手动切换工频运行及其显示电路QK、电网电压突跌或瞬时断电延时恢复电路SJ₁、电动机故障及系统事故应急电路SJ₃、ZK₂及BA组合而成。

变频调速装置工作原理如下：