火電機(jī)組輔機(jī)變頻器高低電壓穿越裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力行業(yè)，尤其涉及一種變頻器及供電對(duì)象設(shè)備外部故障或擾動(dòng)引起的暫態(tài)、動(dòng)態(tài)或長時(shí)間電源進(jìn)線電壓升高或降低到規(guī)定的高、低電壓穿越區(qū)內(nèi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組輔機(jī)變頻器的高低電壓穿越下的不間斷運(yùn)行、可靠供電、保障供電對(duì)象安全運(yùn)行的火電機(jī)組輔機(jī)變頻器高低電壓穿越裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來火電廠陸續(xù)發(fā)生了幾起由系統(tǒng)低電壓故障造成火電機(jī)組跳機(jī)的事故。在此類事故中，電廠內(nèi)部或外部故障(雷擊、電氣設(shè)備短路、接地等)，引起電網(wǎng)電壓短時(shí)跌落，跌落幅度超過15%、持續(xù)時(shí)間較短，此類故障的發(fā)生，原本不應(yīng)引起輔機(jī)的退出，但由于火電廠關(guān)鍵輔機(jī)的變頻器設(shè)備不具備低電壓功能，觸發(fā)了輔機(jī)拖動(dòng)變頻器的低電壓保護(hù)，變頻器閉鎖輸出，輔機(jī)停機(jī)，最終導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)組的跳機(jī)。此類故障期間的非計(jì)劃跳機(jī)，一方面影響發(fā)電廠發(fā)電連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性，并造成電廠發(fā)電設(shè)備損壞，另一方面會(huì)進(jìn)一步對(duì)電力系統(tǒng)造成沖擊，加劇系統(tǒng)故障程度，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]火電廠由電壓暫降引發(fā)跳機(jī)的問題，引起了電網(wǎng)公司的高度重視，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司調(diào)度中心，均下發(fā)了火電機(jī)組輔機(jī)安全隱患排查的通知。東北電網(wǎng)公司首先對(duì)發(fā)電廠重要運(yùn)行輔機(jī)低電壓穿越能力提出了具體的要求:要求重要輔機(jī)的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)電壓跌落至20%且持續(xù)1s的情況下，具備完備可靠的低電壓穿越能力，確保系統(tǒng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)組不因低電壓穿越能力不足而跳閘。
[0004]目前現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品能夠解決低電壓下變頻器的不間斷運(yùn)行，但高電壓下變頻器自身不具備寬電壓范圍運(yùn)行條件下無法解決高電壓下變頻器的不間斷運(yùn)行。而直流側(cè)母線并聯(lián)電容器方案理論上簡單，實(shí)現(xiàn)起來存在沖擊過大，可靠性較低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種一體化實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組輔機(jī)變頻器的高低電壓穿越下的不間斷運(yùn)行，與現(xiàn)有系統(tǒng)無縫接口的具有較高可靠性的火電機(jī)組輔機(jī)變頻器高低電壓穿越裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種高低電壓穿越裝置，包括保護(hù)用斷路器、軟起動(dòng)電路、快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts、高低電壓穩(wěn)壓控制電路，其中軟起動(dòng)電路由兩個(gè)接觸器1KM、2KM和電阻R組成，高低電壓穩(wěn)壓控制電路由三相電抗器LA、三相整流橋RB、電容器Cl、高壓斬波降壓電路、平波電感LD，低壓斬波升壓電路、電容器C2、防反二極管D3和D4、輸出保護(hù)熔絲F構(gòu)成，高壓斬波降壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Ql和二極管D1，低壓斬波升壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Q2和二極管D2，保護(hù)用斷路器的觸點(diǎn)QF與快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts相連，同時(shí)通過軟起動(dòng)電路連接高低電壓穩(wěn)壓控制電路；
在高低電壓穩(wěn)壓控制電路中，三相電抗器LA與三相整流橋RB的交流輸入端相連接，直流輸出端上并聯(lián)電容器Cl，電容器Cl的正極連接絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極，負(fù)極連接二極管Dl的陽極，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)和二極管Dl的陰極相連接，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)還同時(shí)連接平波電感LD，平波電感LD的另一端連接二極管D2的陽極，二極管D2的陽極同時(shí)和絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連接，二極管D2的陰極和絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極并聯(lián)連接電容器C2，電容器C2連接防反二極管D3和D4，經(jīng)輸出保護(hù)熔絲F輸出直流電壓。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn):
1、現(xiàn)有的變頻器低電壓穿越裝置都不具備高電壓穿越功能，本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，又能實(shí)現(xiàn)高電壓穿越。
[0008]2、電路簡單可靠，可實(shí)現(xiàn)在20%_180%的額定輸入電壓范圍內(nèi)，保證變頻器的安全可靠運(yùn)行。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的控制方式示意圖。(V3為BOOST電路的IGBT，V4為BUCK電路的IGBT )。
[0011]圖3是本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的控制方式展開圖。(BOOST電路IGBT控制方式展開圖)。
[0012]圖4是本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的控制方式展開圖。(BUCK電路IGBT的控制方式展開圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:本實(shí)施實(shí)例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了實(shí)施方式和操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0014]如圖所示，本發(fā)明公開了一種高低電壓穿越裝置，包括保護(hù)用斷路器、軟起動(dòng)電路、快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts、高低電壓穩(wěn)壓控制電路，其中軟起動(dòng)電路由兩個(gè)接觸器1KM、2KM和電阻R組成，高低電壓穩(wěn)壓控制電路由三相電抗器LA、三相整流橋RB、電容器Cl、高壓斬波降壓電路、平波電感LD，低壓斬波升壓電路、電容器C2、防反二極管D3和D4、輸出保護(hù)熔絲F構(gòu)成，高壓斬波降壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Ql和二極管D1，低壓斬波升壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Q2和二極管D2，保護(hù)用斷路器的觸點(diǎn)QF與快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts相連，同時(shí)通過軟起動(dòng)電路連接高低電壓穩(wěn)壓控制電路；
在高低電壓穩(wěn)壓控制電路中，三相電抗器LA與三相整流橋RB的交流輸入端相連接，直流輸出端上并聯(lián)電容器Cl，電容器Cl的正極連接絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極，負(fù)極連接二極管Dl的陽極，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)和二極管Dl的陰極相連接，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)還同時(shí)連接平波電感LD，平波電感LD的另一端連接二極管D2的陽極，二極管D2的陽極同時(shí)和絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連接，二極管D2的陰極和絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極并聯(lián)連接電容器C2，電容器C2連接防反二極管D3和D4，經(jīng)輸出保護(hù)熔絲F輸出直流電壓。
[0015]運(yùn)行原理:三相交流輸入電源經(jīng)過可控硅組成的靜態(tài)開關(guān)sts后，接到變頻器的交流輸入端，控制系統(tǒng)不斷檢測(cè)三相交流輸入電壓，當(dāng)電壓低于120%額定電壓時(shí)，靜態(tài)開關(guān)導(dǎo)通，當(dāng)電壓高于120%額定電壓時(shí)，靜態(tài)開關(guān)關(guān)斷，進(jìn)入高電壓穿越模式。
[0016]一個(gè)二極管的整流橋，電感，2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和2個(gè)二極管組成BUCK-BOOST電路，完成高低電壓穿越功能。當(dāng)三相交流輸入低于額定電壓120%的時(shí)候，BUCK的IGBT —直開通，當(dāng)交流輸入電壓低于額定電壓90%的時(shí)候，BOOST的IGBT開始PWM工作，維持變頻器的直流輸入電壓在510V左右，實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，最低的低電壓穿越電壓為20%額定輸入電壓。穿越時(shí)間可以設(shè)置。當(dāng)交流輸入電壓高于120%額定電壓的時(shí)候，BOOST的IGBT關(guān)斷，BUCK的IGBT開始PWM工作，維持變頻器的直流輸入電壓在510v左右，實(shí)現(xiàn)高電壓穿越。最高的穿越電壓為額定電壓的180%，穿越時(shí)間可以設(shè)置。
[0017]仿真結(jié)果:先將輸入電壓設(shè)置為20%的額定輸入電壓，然后再把輸入電壓突變到130%的額定輸入電壓，觀看直流母線電壓，能穩(wěn)定在510V左右，實(shí)現(xiàn)變頻器的高低電壓穿越落。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種火電機(jī)組輔機(jī)變頻器高低電壓穿越裝置，包括保護(hù)用斷路器、軟起動(dòng)電路、快速切換用靜態(tài)開關(guān)Sts、高低電壓穩(wěn)壓控制電路，其中軟起動(dòng)電路由兩個(gè)接觸器1KM、2KM和電阻R組成，高低電壓穩(wěn)壓控制電路由三相電抗器LA、三相整流橋RB、電容器Cl、高壓斬波降壓電路、平波電感LD，低壓斬波升壓電路、電容器C2、防反二極管D3和D4、輸出保護(hù)熔絲F構(gòu)成，高壓斬波降壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Ql和二極管D1，低壓斬波升壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Q2和二極管D2，其特征在于: 保護(hù)用斷路器的觸點(diǎn)QF與快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts相連，同時(shí)通過軟起動(dòng)電路連接高低電壓穩(wěn)壓控制電路； 在高低電壓穩(wěn)壓控制電路中，三相電抗器LA與三相整流橋RB的交流輸入端相連接，直流輸出端上并聯(lián)電容器Cl，電容器Cl的正極連接絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極，負(fù)極連接二極管Dl的陽極，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)和二極管Dl的陰極相連接，絕緣柵雙極型晶體管Ql的發(fā)射級(jí)還同時(shí)連接平波電感LD，平波電感LD的另一端連接二極管D2的陽極，二極管D2的陽極同時(shí)和絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連接，二極管D2的陰極和絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極并聯(lián)連接電容器C2，電容器C2連接防反二極管D3和D4，經(jīng)輸出保護(hù)熔絲F輸出直流電壓。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種火電機(jī)組輔機(jī)變頻器高低電壓穿越裝置，包括斷路器，軟起動(dòng)電路，快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts，由三相電抗器LA、三相整流橋RB、電容器C1、高壓斬波降壓電路、平波電感LD，低壓斬波升壓電路、電容器C2、防反二極管D3和D4、輸出保護(hù)熔絲F構(gòu)成的高低電壓穩(wěn)壓控制電路，由兩個(gè)接觸器1KM、2KM和電阻R組成的軟起動(dòng)電路，高壓斬波降壓電路包括低壓斬波升壓電路包括絕緣柵雙極型晶體管Q2和二極管D2，斷路器觸點(diǎn)QF與快速切換用靜態(tài)開關(guān)sts相連，通過軟起動(dòng)電路連高低電壓穩(wěn)壓控制電路；發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，又能實(shí)現(xiàn)高電壓穿越，電路簡單可靠，可實(shí)現(xiàn)在20%-180%的額定輸入電壓范圍內(nèi)，保證變頻器的安全可靠運(yùn)行。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號(hào)】CN104578170
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510064256
【發(fā)明人】關(guān)戰(zhàn)偉, 何曉峰, 王學(xué)強(qiáng), 祁澤旺, 郝戰(zhàn)鐸
【申請(qǐng)人】河南柏特電氣設(shè)備有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日