專利名稱：一種高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術：
目前國內(nèi)的高壓變頻器應用主要集中在中小容量上，主流方案是功率單元串聯(lián)式 方案，其控制系統(tǒng)一般由主控板和人機界面組成，人機界面完成變頻器的相關人機接口功 能，與主控板之間通過RS232/485等串行通信進行連接；變頻器的核心算法和控制功能均 由"主控板"實現(xiàn)，主控板實時檢測變頻器的電壓、電流等信號，并運行電機核心控制算法， 得到正弦脈沖調(diào)制波(SP麗)，并通過光纖或者電纜傳輸至功率單元后，由功率單元最終實 現(xiàn)P麗調(diào)制。在實際的工程應用中， 一些大功率的高壓電機也需要采用變頻器來控制，而普 通的中小容量變頻器不能滿足其使用要求，必須采用高壓大功率變頻器。對于高壓大功率 變頻器，由于受到電力電子器件的價格、性能、采購、工藝結(jié)構(gòu)等方面的影響，目前國內(nèi)應用 的高壓大功率變頻器主要依賴進口 ，而且高壓大功率變頻器的造價很高，大大限制了其在 工業(yè)生產(chǎn)中的應用，影響了節(jié)能及生產(chǎn)自動化的進程。因此，尋求一種性價比高、可以穩(wěn)定 運行的方案有著十分重要的意義。如果能將高壓變頻器并聯(lián)運行，則可以通過增加并聯(lián)變 頻器的個數(shù)來增加系統(tǒng)的容量，且由于采用常規(guī)的高壓電力電子器件，價格相對來說比較 低，中小容量變頻器技術已經(jīng)成熟，多臺同類型的中小容量變頻器并聯(lián)使用，還具有測試簡 單可靠性高的優(yōu)點。 現(xiàn)有的變頻器并聯(lián)運行僅局限于低電壓、小功率的變頻器。由于高壓變頻器并聯(lián) 系統(tǒng)必須滿足各并聯(lián)模塊輸出電壓的頻率、相位、幅值一致，其中任何一個量的微小偏差都 將造成很大的環(huán)流，嚴重降低系統(tǒng)效率，甚至損壞變頻器。因此，高壓變頻器的并聯(lián)運行有 著較大的難度和技術性問題，導致高壓變頻器的并聯(lián)使用基本上處于空白狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是為了解決現(xiàn)有高壓變頻器并聯(lián)會造成很大的 環(huán)流，嚴重降低系統(tǒng)效率的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)。 本實用新型是這樣實現(xiàn)的 —種高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)，包括并聯(lián)在電網(wǎng)上的高壓變頻器，由主控板和人機界
面構(gòu)成的控制器通過光纖或電纜與所述高壓變頻器相連，所述主控板與所述高壓變頻器相
連，所述高壓變頻器為至少兩臺以上規(guī)格參數(shù)一致的高壓變頻器，所述高壓變頻器的三相
輸出端與環(huán)流抑制電抗器相連。 所述環(huán)流抑制電抗器為三相電抗器。 所述環(huán)流抑制電抗器為耦合電抗器。 所述控制器為主從式結(jié)構(gòu)，主機和從機均由結(jié)構(gòu)相同的主控板和人機界面組成，
所述主機的主控板通過光纖或電纜與所述從機的主控板相連。 本實用新型的有益效果[0011] 1)采用目前技術上已經(jīng)成熟的中小容量變頻器并聯(lián)，不改變變頻器主電路結(jié)構(gòu)， 易于實現(xiàn)。 2)通過增加并聯(lián)個數(shù)可以方便地增加變頻器容量，不僅為高壓大功率電機的變頻 運行提供了一種簡單有效且易于擴展的方案，還拓展了中小容量高壓變頻器的應用領域。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
圖1是高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是只有主機沒有從機的并聯(lián)方案的示意圖； 圖3是并機控制系統(tǒng)中主機的邏輯框圖； 圖4是以兩臺高壓變頻器并聯(lián)時輸出連接耦合電抗器的示意圖 圖5是以兩臺高壓變頻器并聯(lián)時輸出連接獨立的非耦合電抗器的示意圖。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)N臺(N為大于l的自然數(shù))高壓變 頻器的輸入并聯(lián)連接在電網(wǎng)上，每臺高壓變頻器的輸出經(jīng)環(huán)流抑制電抗器后連接到電機。 高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)中每臺變頻器的規(guī)格參數(shù)必須一致，變頻器的三相輸出均連接有環(huán)流 抑制電抗器，該環(huán)流抑制電抗器的電氣參數(shù)盡量保持一致。高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)由并機控 制系統(tǒng)協(xié)同控制，該并機控制系統(tǒng)是一個主從式控制系統(tǒng)，有且只有一臺主機，其他均為從 機。主機和從機的硬件物理結(jié)構(gòu)完全相同，主機的主控板和從機的主控板之間通過光纖或 者電纜進行高速雙工通訊，實現(xiàn)主機和從機的實時數(shù)據(jù)交換。主控板是控制系統(tǒng)的核心，負 責變頻器的邏輯、保護、電機控制等功能，人機界面實現(xiàn)人機交互功能。 如圖2所示，是本實用新型的一種特殊方案，以兩臺高壓變頻器并聯(lián)為例進行說 明，多臺并聯(lián)以此類推。當主控板的光纖或電纜通道數(shù)目足夠時可以采用此方案，該方案的 實施方式是N臺(N為大于l的自然數(shù))高壓變頻器的輸入并聯(lián)連接在電網(wǎng)上，每臺高壓 變頻器的輸出經(jīng)環(huán)流抑制電抗器后連接到電機。高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)中每臺高壓變頻器的 規(guī)格型號必須一致，高壓變頻器的三相輸出均連接環(huán)流抑制電抗器，該環(huán)流抑制電抗器要 求電氣參數(shù)盡量保持一致。高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)由一套主控板和人機界面進行控制，主控 板通過光纖或者電纜控制實現(xiàn)所有高壓變頻器內(nèi)功率單元的控制。 如圖3所示，是高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)中主機主控板的邏輯框圖。所述的主控板包 括信號調(diào)理模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD、數(shù)字信號處理器DSP、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)據(jù)收 發(fā)模塊、通用異步收發(fā)模塊UART和輸入輸出接口 10。主控板通過UART模塊與人機界面進 行串行通信，信號調(diào)理模塊接收系統(tǒng)的電壓、電流等信號，通過AD模塊采樣后送至DSP，DSP 除了完成本機的邏輯、保護等控制外，還根據(jù)實時采樣得到的系統(tǒng)電壓、電流等信號運行電 機控制算法，并最終得到SP麗波。該SP麗波通過數(shù)據(jù)總線傳輸至FPGA， FPGA控制數(shù)據(jù)收 發(fā)模塊將得到的SP麗波通過光纖或者電纜發(fā)送至變頻器的各個功率單元，由功率單元完 成PWM控制功能，此外，主機主控板還將該SP麗波實時發(fā)送至從機的主控板，供從機完成 P麗控制。主機主控板與從機主控板之間除了實時傳輸SP麗波之外，還實時傳輸各自的狀 態(tài)信息，任意一臺變頻 突發(fā)故障停機，主機立即封鎖所有變頻器的輸出并停機，保證了系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。主機的人機界面負責整個并聯(lián)系統(tǒng)的起?？刂?，并顯示系統(tǒng)的報警 故障等信息。 從機主控板的硬件物理結(jié)構(gòu)與主機主控板完全相同，只是功能上有所不同。具體 區(qū)別為從機的主控板只負責本機的邏輯、保護功能，而不運行電機控制算法，從機主控板 接收來自主機主控板的SP麗波，再由主控板上的FPGA通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊經(jīng)光纖或者電纜 發(fā)送至本機的功率單元實現(xiàn)P麗控制。從機的人機界面只顯示本機的報警故障等信息，不 能對系統(tǒng)進行控制。從機也可以沒有人機界面，而是將故障等信息傳送到主機，通過主機的 人機界面進行顯示。 如圖4所示，是以兩臺高壓變頻器并聯(lián)為例說明高壓變頻器輸出連接耦合電抗器 的示意圖。由圖可見，兩臺高壓變頻器的每相輸出分別連接至耦合電抗器L1、L2、L3的異名 端，耦合電抗器L1、L2、L3的另外一組異名端并接后與電機相連。當兩臺高壓變頻器的輸出 沒有環(huán)流時，由于其輸出分別流入耦合電抗器的異名端，故兩個電流產(chǎn)生的磁通抵消，電感 的等效電感值為零，對正常輸出電流不產(chǎn)生壓降，不影響輸出到電機的電壓；當有環(huán)流從變 頻器1不經(jīng)過負載而直接流向變頻器2時，由于環(huán)流是從電抗器的同名端流入，電流產(chǎn)生的 磁通加強，這時耦合電抗器的等效電感值很大，對環(huán)流有很強的抑制作用。耦合電抗器可以 做成單臺三相結(jié)構(gòu)，也可以做成三臺單相結(jié)構(gòu)。 如圖5所示，是以兩臺高壓變頻器并聯(lián)為例說明高壓變頻器輸出連接獨立的非耦 合電抗器的示意圖。由圖可見，兩臺高壓變頻器的每相輸出經(jīng)電抗器后并接，再與電機相 連。在不適合采用耦合電抗器的情況下，也可以采用此方案來抑制環(huán)流。當有環(huán)流產(chǎn)生時， 電抗器會對環(huán)流有抑制作用，但是必須要求兩組電抗器的電氣參數(shù)盡量一致，并考慮電抗 器壓降對輸出特性的影響。 以上參照本實用新型的具體實施方式
描述了本實用新型，但本領域的普通技術人 員顯然可以對具體實施方式
作各種修改、變化和改進，但這些修改、變化和改進都應該屬于 本實用新型的保護范 。
權利要求一種高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)，包括并聯(lián)在電網(wǎng)上的高壓變頻器，由主控板和人機界面構(gòu)成的控制器通過光纖或電纜與所述高壓變頻器相連，其特征在于所述主控板與所述高壓變頻器相連，所述高壓變頻器為至少兩臺以上規(guī)格參數(shù)一致的高壓變頻器，所述高壓變頻器的三相輸出端與環(huán)流抑制電抗器相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)流抑制電抗器為 三相電抗器。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)流抑制電抗器為 耦合電抗器。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于所述控制器為主從式結(jié) 構(gòu)，主機和從機均由結(jié)構(gòu)相同的主控板和人機界面組成，所述主機的主控板通過光纖或電 纜與所述從機的主控板相連。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓變頻器并聯(lián)系統(tǒng)。它包括并聯(lián)在電網(wǎng)上的高壓變頻器，由主控板和人機界面構(gòu)成的控制器通過光纖或電纜與所述高壓變頻器相連，所述主控板與所述高壓變頻器相連，所述高壓變頻器為至少兩臺以上規(guī)格參數(shù)一致的高壓變頻器，所述高壓變頻器的三相輸出端與環(huán)流抑制電抗器相連。本實用新型解決現(xiàn)有高壓變頻器并聯(lián)會造成很大的環(huán)流，嚴重降低系統(tǒng)效率，甚至損壞變頻器的問題。
文檔編號H02P27/04GK201467063SQ200920074450
公開日2010年5月12日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者柳毛繼, 王永紅, 盛剛, 竺偉 申請人:上海艾帕電力電子有限公司