CN113992114A - 一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压变频器主控机技术领域，公开了一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法，所述系统包括变频器和高压检测装置；所述变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理。本发明通过设置变频器和高压检测装置解决了低电压穿越的穿越区域不统一、不同程度的电压跌落、不同并网标准规定的低电压穿越区域之间存在的差异、低电压穿越区域判断的难度如何准确有效地判断这个区域以及市面上的低电压穿越产品需要的辅助设备较多,且穿越时间较长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高压变频器主控机领域，具体为一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法。
背景技术
变频器及供电对象设备外部故障或扰动引起的暂态、动态或长时间电源进线电压降低到规定的低电压穿越区内时，能够可靠供电，保障供电对象的安全运行。目前，国际上的各并网标准规定的低电压穿越区域并不统一，但低电压穿越区域形状大致相同，是一个关于电压幅值和时间的多边形区域。对于不同程度的电压跌落，低电压穿越的时间不同，如何准确有效地判断这个区域十分复杂。加上不同并网标准规定的低电压穿越区域存在差异，更增加了低电压穿越区域判断的难度。
高压变频器以其优越的调速性能和节能效果已被广泛应用在三相异步电机上。N+级串联多电平中、高压变频器具有技术成熟、电网侧与电机侧谐波低、功率因数高、且价格比较便宜的特点,所以大容量电机普遍采用级联式多电平中、高压变频器进行调速。高压变频器相关标准要求变频器具备低电压穿越的能力,即变频器电源及供电对象设备外部故障或扰动引起的暂态、动态或长时间电源进线电压降低到规定的低电压穿越区内时,变频器仍能够可靠供电,保障供电对象的安全运行;但是,目前,市面上的低电压穿越产品需要的辅助设备较多,且穿越时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，包括变频器和高压检测装置；
所述变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理。变频器将停止输出，整流停止，设备进入待机状态。此时低电压穿越紧急控制系统在设置的时限内会根据高压检测装置的反馈信号判断电网电压和单元母线电压是否恢复，如果电网电压恢复则整流重新启动，设备进入就绪状态并自动飞车启动恢复到设备运行的正常工况；如果电网电压超出设置时限未恢复则设备执行高压跌落保护动作，设备停机。
作为本发明的一种优选实施方式，低电压穿越区的范围为当输入电压跌落到设备额定电压的10%的范围内为第一段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的10%—40%这个范围为第二段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的40%以上时这个范围为第三段低电压穿越区。
作为本发明的一种优选实施方式，一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，利用所述的高压变频器主控机用的低电压穿越紧急控制系统，所述高压变频器主控机用的低电压穿越紧急控制方法的步骤如下：
步骤一：高压瞬间掉电后再恢复，变频器可自动起动，通过动能缓冲，时间与具体负载有关。变频装置输入电压在10kV的10％范围内时，电动机可连续正常工作在额定负荷；
步骤二：变频装置输出电压基本保持10kV不变；当输入10kV突然跌落10%-40%时，设备将根据当前输入电压自动做降容运行，当10KV输入电压恢复到10％时，变频器自动恢复至降容前工况；当输入10KV突然跌落至60%以下或电网闪断3S后又恢复供电：变频装置能自动恢复至失电前的运行工况。实现电网闪变情况下设备的持续运行。
作为本发明的一种优选实施方式，所述低电压穿越区域是在控制机初始化程序中根据高压变频器的运行规定进行设定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述低电压穿越区域判断在高压变频器主控机中执行，对电网电压持续进行检测。
作为本发明的一种优选实施方式，所述电网电压需要持续进行检测，以动态的检测反馈信号决定低电压穿越经历的范围以及时间的长短。
作为本发明的一种优选实施方式，所述并网点电压输入值需要在每次执行中高压变频器控制机进行判断：若处于正常范围，则系统正常并网运行；若低于正常运行电压，则说明系统处于低电压穿越区域。
作为本发明的一种优选实施方式，所述并网输入电压计数变量需对其进行判断：当其在低电压穿越范围内时，说明系统处于低电压穿越区域，需要进行低电压控制，并发出无功功率支撑电网电压的快速恢复；当其跌落到第三段低电压穿越范围并超出设置时限值时，可以使高压变频装置停机脱网。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明通过变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理。变频器将停止输出，整流停止，设备进入待机状态。此时低电压穿越紧急控制系统在设置的时限内会根据高压检测装置的反馈信号判断电网电压和单元母线电压是否恢复，如果电网电压恢复则整流重新启动，设备进入就绪状态并自动飞车启动恢复到设备运行的正常工况；如果电网电压超出设置时限未恢复则设备执行高压跌落保护动作，设备停机，解决了低电压穿越的穿越区域不统一、不同程度的电压跌落、不同并网标准规定的低电压穿越区域之间存在的差异、低电压穿越区域判断的难度如何准确有效地判断这个区域以及市面上的低电压穿越产品需要的辅助设备较多,且穿越时间较长的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统的互动流程示意图；
图2为本发明一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统的波形示意图；
图3为本发明一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法的运行状态示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，包括变频器和高压检测装置；
所述变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理。变频器将停止输出，整流停止，设备进入待机状态。此时低电压穿越紧急控制系统在设置的时限内会根据高压检测装置的反馈信号判断电网电压和单元母线电压是否恢复，如果电网电压恢复则整流重新启动，设备进入就绪状态并自动飞车启动恢复到设备运行的正常工况；如果电网电压超出设置时限未恢复则设备执行高压跌落保护动作，设备停机。
本实施例中请参阅图1，低电压穿越区的范围为当输入电压跌落到设备额定电压的10%的范围内为第一段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的10%—40%这个范围为第二段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的40%以上时这个范围为第三段低电压穿越区。
作为本发明的一种优选实施方式，一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，利用所述的高压变频器主控机用的低电压穿越紧急控制系统，所述高压变频器主控机用的低电压穿越紧急控制方法的步骤如下：
步骤一：高压瞬间掉电后再恢复，变频器可自动起动，通过动能缓冲，时间与具体负载有关。变频装置输入电压在10kV的10％范围内时，电动机可连续正常工作在额定负荷；
步骤二：变频装置输出电压基本保持10kV不变；当输入10kV突然跌落10%-40%时，设备将根据当前输入电压自动做降容运行，当10KV输入电压恢复到10％时，变频器自动恢复至降容前工况；当输入10KV突然跌落至60%以下或电网闪断3S后又恢复供电：变频装置能自动恢复至失电前的运行工况。实现电网闪变情况下设备的持续运行。
本实施例中请参阅图1，所述低电压穿越区域是在控制机初始化程序中根据高压变频器的运行规定进行设定。
本实施例中请参阅图1，所述低电压穿越区域判断在高压变频器主控机中执行，对电网电压持续进行检测。
本实施例中请参阅图1，所述电网电压需要持续进行检测，以动态的检测反馈信号决定低电压穿越经历的范围以及时间的长短。
本实施例中请参阅图1，所述并网点电压输入值需要在每次执行中高压变频器控制机进行判断：若处于正常范围，则系统正常并网运行；若低于正常运行电压，则说明系统处于低电压穿越区域。
本实施例中请参阅图1，所述并网输入电压计数变量需对其进行判断：当其在低电压穿越范围内时，说明系统处于低电压穿越区域，需要进行低电压控制，并发出无功功率支撑电网电压的快速恢复；当其跌落到第三段低电压穿越范围并超出设置时限值时，可以使高压变频装置停机脱网。
本实施例中请参阅图2，将低电压穿越的范围划分为三个范围，分别为额定电压的10%以内，额定电压的10%—40%，额定电压的40%以上。当高压检测装置检测到输入电压突然跌落时高压变频器主控机的低电压穿越紧急控制系统将根据电压的实际输入值进行输出电压的控制。当输入电压骤变的瞬间输出电压将缓慢降低，不会给电机带来太大的冲击；当输入电压恢复时设备电压也逐渐恢复到正常值。而输出电流将骤降到一个能保证电机运行的较低的值；当输入电压恢复时输出电流会随着输出电压的恢复而恢复到设备正常工况所需电流。
本实施例中请参阅图3，当电网电压在t1时刻突然跌落时，低电压穿越紧急控制装置会控制设备运行状态在t1—t2的这个时间段内维持在正常运行；直流母线电压会在t1—t2时间段内缓慢下降进入低电压穿越范围，同时电机转速会维持一定时间段内正常运行然后开始小幅度下降进入低电压穿越的运转速度。在t2—t3范围内所有数据都在低电压穿越范围内由低电压穿越紧急控制装置控制运行。t3时刻开始电网电压恢复，但其他数据恢复正常状态还需要一定的短暂时间进行恢复。t3—t4时间段内运行状态维持在低电压穿越状态，直流母线电压逐渐恢复到正常值，转速维持在低电压穿越运行的最低状态。在t4—t5时间段内设备运行状态恢复正常，设备转速逐渐恢复，在t5时刻恢复正常运行。图中涉及的所有时间均与设备的具体负载有关。
在一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统及方法使用的时候，变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理。变频器将停止输出，整流停止，设备进入待机状态。此时低电压穿越紧急控制系统在设置的时限内会根据高压检测装置的反馈信号判断电网电压和单元母线电压是否恢复，如果电网电压恢复则整流重新启动，设备进入就绪状态并自动飞车启动恢复到设备运行的正常工况；如果电网电压超出设置时限未恢复则设备执行高压跌落保护动作，设备停机；步骤一：高压瞬间掉电后再恢复，变频器可自动起动，通过动能缓冲，时间与具体负载有关。变频装置输入电压在10kV的10％范围内时，电动机可连续正常工作在额定负荷，变频装置输出电压基本保持10kV不变；当输入10kV突然跌落10%-40%时，设备将根据当前输入电压自动做降容运行，当10KV输入电压恢复到10％时，变频器自动恢复至降容前工况；当输入10KV突然跌落至60%以下或电网闪断3S后又恢复供电：变频装置能自动恢复至失电前的运行工况。实现电网闪变情况下设备的持续运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，其特征在于，包括变频器和高压检测装置；
所述变频器处于带高压运行状态时高压检测装置持续对设备进行高压检测并给低电压穿越紧急控制系统提供反馈信号，当高压检测装置检测到电压出现跌落时低电压穿越紧急控制系统会自动根据提前设定的低电压穿越范围进行判断处理；变频器将停止输出，整流停止，设备进入待机状态；此时低电压穿越紧急控制系统在设置的时限内会根据高压检测装置的反馈信号判断电网电压和单元母线电压是否恢复，如果电网电压恢复则整流重新启动，设备进入就绪状态并自动飞车启动恢复到设备运行的正常工况；如果电网电压超出设置时限未恢复则设备执行高压跌落保护动作，设备停机。
2.根据权利要求1所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制系统，其特征在于，低电压穿越区的范围为当输入电压跌落到设备额定电压的10%的范围内为第一段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的10%—40%这个范围为第二段低电压穿越区；当输入电压跌落到设备额定电压的40%以上时这个范围为第三段低电压穿越区。
3.一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：高压瞬间掉电后再恢复，变频器可自动起动，通过动能缓冲，时间与具体负载有关；变频装置输入电压在10kV的10％范围内时，电动机可连续正常工作在额定负荷；
步骤二：变频装置输出电压基本保持10kV不变；当输入10kV突然跌落10%-40%时，设备将根据当前输入电压自动做降容运行，当10KV输入电压恢复到10％时，变频器自动恢复至降容前工况；当输入10KV突然跌落至60%以下或电网闪断3S后又恢复供电：变频装置能自动恢复至失电前的运行工况，实现电网闪变情况下设备的持续运行。
4.根据权利要求3所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，所述低电压穿越区域是在控制机初始化程序中根据高压变频器的运行规定进行设定。
5.根据权利要求3所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，所述低电压穿越区域判断在高压变频器主控机中执行，对电网电压持续进行检测。
6.根据权利要求3所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，所述电网电压需要持续进行检测，以动态的检测反馈信号决定低电压穿越经历的范围以及时间的长短。
7.根据权利要求3所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，所述并网点电压输入值需要在每次执行中高压变频器控制机进行判断：若处于正常范围，则系统正常并网运行；若低于正常运行电压，则说明系统处于低电压穿越区域。
8.根据权利要求3所述的一种高压变频器主控机用低电压穿越紧急控制方法，其特征在于，所述并网输入电压计数变量需对其进行判断：当其在低电压穿越范围内时，说明系统处于低电压穿越区域，需要进行低电压控制，并发出无功功率支撑电网电压的快速恢复；当其跌落到第三段低电压穿越范围并超出设置时限值时，可以使高压变频装置停机脱网。
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