專利名稱：一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及高壓變頻器故障旁路控制領域，更具體的說，涉及一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法。
背景技術(shù)：
隨著高壓變頻器在電力、冶金、石油、化工等關系重大場合的節(jié)能技術(shù)廣泛應用，對高壓變頻器的穩(wěn)定性及節(jié)能效果提出了更高的要求。由若干個獨立的功率單元串聯(lián)的級聯(lián)式高壓變頻器以其諧波小、單元可方便快速互換、可批量生產(chǎn)、維護方便等優(yōu)點，受到了國內(nèi)外各行業(yè)越來越多的青睞，顯示出了廣闊的推廣前景。單元級聯(lián)式高壓變頻器的每一相都是由若干功率單元串聯(lián)構(gòu)成，整臺用到的功率器件、檢測器件眾多，且前端還配置有一臺多繞組隔離移相變壓器，從而導致變頻器整體故 障點倍增。而高壓變頻器在使用的各個行業(yè)中帶動的負載在整個生產(chǎn)過程中都是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)，是不允許出現(xiàn)非停的，因此為了保證用戶設備及生產(chǎn)的連續(xù)性及安全性，目前一般都采用現(xiàn)場配置自動或手動旁路柜的方案，即當高壓變頻器故障時，其立刻停機退出運行，并將負載電機自動或手動切換到工頻運行，從而使得用戶生產(chǎn)的連續(xù)性及安全性得到了保證。以上運用場合，負載電機工頻運行時功率因數(shù)一般在O. 7左右，且這些電機負載一般都需要長時間連續(xù)運行，中間不允許停機，從而無法對高壓變頻器進行故障排除處理，這樣高壓變頻器很可能需要等一年或更長時間之后才能檢修再次投運，這樣變頻器設備的利用效率較低，且與用戶變頻改造節(jié)能增效的初衷相違背。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有工頻旁路方法不能為用戶節(jié)能的問題，提供一種基于無功補償?shù)募壜?lián)型高壓變頻器故障旁路方法，該旁路方法可以保證變頻器故障旁路之后與負載電機并聯(lián)，為負載補償無功，從而將網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)由約O. 7提升到O. 99左右，并根據(jù)負載變化實時調(diào)節(jié)，從而在保證用戶生產(chǎn)的連續(xù)性及安全性的前提下，使得用戶的節(jié)能效益實現(xiàn)最大化。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，高壓變頻器檢測到故障后，判斷故障類型，控制旁路開關，使變頻器與負載電機并聯(lián)，工作于無功補償狀態(tài)，提升網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于變頻器通過進線開關與電網(wǎng)連接，變頻器的出線端依次通過三相電抗器、出線開關連接至電機；旁路開關的進線端與變頻器進線開關的進線端連接，旁路開關的出線端與變頻器出線開關的出線端連接。前述的一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于所述開關為真空斷路器或接觸器。前述的一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于在所述進線開關與電網(wǎng)之間連接有電流采樣CT。
一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，包括以下步驟
1)高壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)需要進行變頻切換工頻，或者高壓變頻器主控系統(tǒng)檢測到故障，高壓變頻器立刻封鎖輸出脈沖，并判斷是否為停機類故障(所述停機類故障包括驅(qū)動故障、通訊故障和單元控制電源故障)。若為停機類故障，立刻斷開高壓變頻器進、出線開關，否則只斷開高壓變頻器進線開關；
2)高壓變頻器主控系統(tǒng)發(fā)出合旁路開關命令，直接由電網(wǎng)給負載電機供電；
3 )電機工頻運行，高壓變頻器通過網(wǎng)側(cè)電流、電壓互感器采樣檢測電機進線電流及電網(wǎng)電壓相位并鎖相，鎖相成功，并通過網(wǎng)側(cè)電流判定電機工頻穩(wěn)定運行；
4)主控系統(tǒng)根據(jù)采樣得到的電流及網(wǎng)側(cè)電壓相位計算出網(wǎng)側(cè)無功功率，發(fā)出對應的無功補償命令并通過光纖傳送給所有的功率單元控制器，控制器通過控制功率單元逆變側(cè)的IGBT，對電網(wǎng)進行無功補償提升其功率因數(shù)，高壓變頻器工作于無功補償狀態(tài)； 5)主控系統(tǒng)巡檢，檢測到變頻器停機類故障立刻封鎖輸出，并斷開出線開關。本發(fā)明的有益效果是在長時間工頻運行工況下，需要將變頻切至工頻，減少損耗；或者高壓變頻器故障旁路之后，高壓變頻器與負載電機并聯(lián)，因此不會對電機的工頻運行產(chǎn)生不良影響，即使高壓變頻器再次故障，也可安全的將變頻器從切除，保證系統(tǒng)的安全性；高壓變頻器故障旁路之后，高壓變頻器作為無功補償裝置，可將網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)由約O. 7提升到O. 99左右，并自動根據(jù)負載變化實時調(diào)節(jié)，保證功率因數(shù)最高，從而使得用戶的效益最大化，同時高壓變頻器的利用率也大大挺高。
圖I為現(xiàn)有高壓變頻器故障時的旁路電路結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明一個實施例流程具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述
如圖I所示，為現(xiàn)有高壓變頻器配置自動旁路開關的結(jié)構(gòu)圖，高壓變頻器的輸入通過進線開關QFl與電網(wǎng)連接，高壓變頻器輸出通過出線開關QF2與負載電機連接，負載電機同時通過工頻旁路開關QF3與電網(wǎng)連接。高壓變頻器正常運行時，進線開關QF1、出線開關QF2閉合，工頻旁路開關QF3斷開，由高壓變頻器給負載電機供電。當高壓變頻器故障時，高壓變頻器立刻封鎖輸出脈沖，并同時分斷進、出線開關QFl和QF2，再合旁路開關QF3，由工頻電源直接給電機供電，此時高壓變頻器完全退出工作。如圖2所示，為本發(fā)明的故障旁路后高壓變頻器工作于無功補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖，高壓變頻器輸出先通過一個三相電抗器L與出線開關QF2連接，再連接到負載電機。同時高壓變頻器輸入電流采樣CT的位置轉(zhuǎn)移到進線開關QFl前端的電網(wǎng)側(cè)。高壓變頻器正常運行時與前述一樣，這里不再重復描述。而當高壓變頻器檢測到非停機類故障時，高壓變頻器立刻封鎖輸出脈沖，同時分斷進線開關QF1，再合旁路開關QF3，將負載電機切換到電網(wǎng)工頻運行。高壓變頻器的三相輸出端通過三相電抗器L及出線開關QF2與電網(wǎng)仍保持連接，此時通過高壓變頻器所有功率單元的逆變回路構(gòu)成一套無功補償裝置，為負載提供無功補償，從而提升網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)。其具體實施流程如圖3所示，步驟如下
1)高壓變頻器主控系統(tǒng)檢測到故障，其故障包括輸入過流、變壓器過溫、單元缺相、過壓、輸出過流等，變頻器立刻封鎖輸出脈沖，并判斷是否為停機類故障，若為停機類故障，立刻斷開進、出線開關，否則只斷開變頻器進線開關，出線開關保持閉合；
2)高壓變頻器主控系統(tǒng)發(fā)出合旁路開關命令，將負載電機切換到工頻，由電網(wǎng)直接供
電；
3)電機工頻運行，變頻器通過網(wǎng)側(cè)電流、電壓互感器采樣檢測電機進線電流及電網(wǎng)電壓相位并鎖相，鎖相成功，并通過網(wǎng)側(cè)電流判斷電機工頻穩(wěn)定運行；
4)主控系統(tǒng)計算出電機網(wǎng)側(cè)無功功率，發(fā)出對應的無功補償命令并通過光纖傳送給所有的功率單元，對網(wǎng)側(cè)進行無功補償，提升其功率因數(shù)，變頻器工作于無功補償狀態(tài)； 5)主控系統(tǒng)實時對高壓變頻器的功率單元巡檢，當再次檢測到故障后立刻封鎖輸出脈沖，并斷開高壓變頻器出線開關。所述停機類故障包括驅(qū)動故障、通訊故障和單元控制電源故障。綜上所述，采取本發(fā)明的基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，可在保證用戶系統(tǒng)穩(wěn)定及安全的前提下，實現(xiàn)用戶的效益最大化，同時使得變頻器的利用率也大大的提聞。以上實施例僅用于說明本發(fā)明，并不以此限定本發(fā)明的保護范圍。本領域技術(shù)人員基于本發(fā)明技術(shù)方案所做的等效變換，均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于變頻器通過進線開關與電網(wǎng)連接，變頻器的出線端依次通過三相電抗器、出線開關連接至電機；旁路開關的進線端與變頻器進線開關的進線端連接，旁路開關的出線端與變頻器出線開關的出線端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于所述開關為真空斷路器或接觸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于在所述進線開關與電網(wǎng)之間連接有電流采樣CT。
4.一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，其特征在于，包括以下步驟 1)高壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)需要工頻運行并補償無功，或者高壓變頻器主控系統(tǒng)檢測到故障，高壓變頻器立刻封鎖輸出脈沖，并判斷是否為停機類故障，若為停機類故障，立刻斷開高壓變頻器進、出線開關，否則只斷開高壓變頻器進線開關； 2)高壓變頻器主控系統(tǒng)發(fā)合旁路開關命令，直接由電網(wǎng)給負載電機供電； 3)電機工頻運行，高壓變頻器通過網(wǎng)側(cè)電流、電壓互感器檢測出電機進線電流及電網(wǎng)電壓相位并鎖相，鎖相成功，并通過網(wǎng)側(cè)電流判定電機工頻穩(wěn)定運行； 4)高壓變頻器主控系統(tǒng)根據(jù)采樣所得到的電流及網(wǎng)側(cè)電壓相位計算出網(wǎng)側(cè)無功功率，發(fā)出對應的無功補償命令并通過光纖傳送給所有的功率單元控制器，功率單元控制器通過控制功率單元逆變側(cè)功率器件的開關，對電網(wǎng)進行無功補償，提升其功率因數(shù)，變頻器工作于無功補償狀態(tài)； 5)高壓變頻器主控系統(tǒng)巡檢，當檢測到停機類故障立刻封鎖輸出，并斷開出線開關。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法，高壓變頻器故障旁路無功補償電路，包括變頻器，變頻器通過進線開關與電網(wǎng)連接，變頻器的出線端依次通過三相電抗器、出線開關連接至電機；旁路開關的進線端與變頻器進線開關的進線端連接，旁路開關的出線端與變頻器出線開關的出線端連接。本發(fā)明的一種基于高壓變頻器旁路的諧波無功補償控制方法可以保證高壓變頻器故障自動切換到工頻運行之后，高壓變頻器裝置能根據(jù)電機負載實時補償無功，提升網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，改善電能質(zhì)量，從而最大化的提高了變頻器的利用率及保證用戶的效益最大化。
文檔編號H02P27/04GK102946137SQ20121041003
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者楊軼成, 錢詩寶, 丁明進, 霍利杰, 李冰 申請人:國電南京自動化股份有限公司