一种变频器抗晃电控制系统及其晃电检测方法

技术领域

本发明一种变频器抗晃电控制系统及其晃电检测方法，属于变频器抗晃电控制系统及其晃电检测方法技术领域。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。在工业控制中，低压变频器常用来控制电机转速，以满足节能及控制的需要。

煤化工企业有很多重要设备都需变频调速，由于其生产工艺连续性强，电网“晃电“时造成变频设备短时停车，整个工艺流程将中断，给企业带来巨大的经济损失。同时在低压变频器的中工作过程中电网会存在晃电或者掉电的情况，由于电网晃电形成的短时欠压造成变频器跳闸停车，影响生产。

在出现电网晃电时，一般通过取消变频器的低压保护设置，将其设置为欠压恢复再启动的模式解决晃电造成的变频器跳闸，但是欠压恢复再启动容易使变频器过流保护动作，且再启动功能可靠性低，容易出现拒动作的情况。因此需要提供一种可靠性高的能够有效解决变变频器抗晃电的控制系统及其晃电检测方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种变频器晃电控制系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种变频器抗晃电控制系统，包括变频器，还包括抗晃电控制装置，所述抗晃电控制装置包括抗晃电控制单元、充电模块、备用电源单元、稳压滤波模块，所述抗晃电控制单元的输出端并接在变频器直流母线上，用于实现对变频器直流母线上的电压进行检测并对变频器的供电方式进行切换；

所述抗晃电控制单元的输入端通过导线与备用电源单元的电源输出端相连，所述备用电源单元的电源输入端通过导线与充电模块、稳压滤波模块相连，所述充电模块用于在没有晃电时对备用电源单元进行充电，所述稳压滤波模块用于实现对接入的交流电进行谐波滤波及稳压处理，将处理后的直流电输入至抗晃电控制单元。

所述抗晃电控制装置还包括电池巡检仪和监控报警模块，所述电池巡检仪设置在备用电源单元上，用于对备用电源单元内部的电池运行参数进行检测；

所述监控报警模块通过导线分别与抗晃电控制单元、充电模块、电池巡检仪相连，用于实现对抗晃电控制装置内的各个单元模块的运行情况进行监控，并将异常情况进行报警提示。

所述抗晃电控制单元包括流压差控制单元和二极管模块，所述流压差控制单元包括晶闸管V1、压差控制器、电压继电器YJ1，所述晶闸管V1的阳极A通过导线与备用电源单元的正极相连，所述晶闸管V1的阴极K通过导线与变压器直流母线的负极相连，所述晶闸管V1的门级G通过导线与压差控制器的输出控制端相连，所述压差控制器通过对变频器直流母线上电压的判断控制晶闸管V1的门级G的导通与截止；

所述二极管模块用于实现对抗晃电控制单元的保护。

所述电压继电器YJ1的线圈并接在变频器1的电源输入端，所述电压继电器YJ1的触点通过导线连接在流压差控制单元的IN+、IN-端子上。

所述晶闸管V1的两端并接有旁路接触器KM7的触点KM7.1，所述旁路接触器KM7的线圈KM7.2的一端连接流压差控制单元的NC端子，所述旁路接触器的线圈KM7.2的另一端与电源相连，所述旁路接触器KM7用于实现在电网电压恢复正常时，使变频器断开备用电源单元供电，切换为市电供电。

所述抗晃电控制装置的壳体正面设置有显示屏，所述显示屏通过导线与抗晃电控制单元相连，用于显示变频器停电、恢复供电的时间以及备用电源单元的支撑时间。

所述备用电源单元具体为蓄电池组，所述蓄电池组包括多个串联的蓄电池。

所述充电模块的型号为TH600X10ZZ，所述稳压滤波模块的型号为TH600X05ZZ。

一种变频器晃电检测方法，包括如下步骤：

步骤一：开启变频器、抗晃电控制装置的电源，使变频器正常运行，充电模块对备用电源单元进行充电；

步骤二：当抗晃电控制单元检测到变频器直流母线的电压低于设定范围，判断出现晃电，转至步骤三；当抗晃电控制单元检测到变频器直流母线的电压处于正常范围，判断市电正常，转至步骤一；

步骤三：抗晃电控制单元控制晶闸管V1的门级G导通，此时变频器处于直流支撑状态，即变频器通过备用电源单元进行供电；

步骤四：当抗晃电控制单元检测到变频器直流母线的电压高于设定范围，判断为市电恢复，转至步骤五；当抗晃电控制单元检测到变频器直流母线的电压低于设定值，判断为市电未恢复，转至步骤六；

步骤五：抗晃电控制装置退出运行，完成一次晃电保护；

步骤六：控制变频器在设定时间内停机。

所述步骤二中变频器直流母线的电压的设定范围为≤500V；

所述步骤四中变频器直流母线的电压的设定范围为＞500V；

所述步骤六中变频器的设定时间为5分钟-15分钟。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的变频器抗晃电控制系统，通过在变频器的直流母线上并联抗晃电控制单元，对变频器直流母线上电压进行检测，通过对检测电压的判断实现对晃电情况的判断，当发生晃电时，控制晶闸管导通，使变频器的供电方式从市电切换为备用电源单元，从而减少了晃电发生时变频器的短时停车这种现象，避免了一次晃电事故，节省了整个工艺流程的重新开车时间，极大地减少了经济损失，提高了煤化工企业的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明晃电控制装置的电路结构示意图；

图3为本发明晃电控制装置的流压差控制单元的端子接线示意图；

图4为本发明晃电检测方法的流程图；

图5为本发明实施例中晃电检测方法的流程图；

图6、图7为本发明实施例中当发生晃电情况时的使用效果图；

图8为本发明实施例中抗晃电控制装置的显示屏上记录的晃电动作信息显示图。

图中：1为变频器、2为抗晃电控制装置、3为抗晃电控制单元、4为充电模块、5为备用电源单元、6为稳压滤波模块、11为变频器直流母线、31为流压差控制单元、32为二极管模块。

具体实施方式

如图1至图8所示，本发明一种变频器抗晃电控制系统，包括变频器1，还包括抗晃电控制装置2，所述抗晃电控制装置2包括抗晃电控制单元3、充电模块4、备用电源单元5、稳压滤波模块6，所述抗晃电控制单元3的输出端并接在变频器直流母线11上，用于实现对变频器直流母线11上的电压进行检测并对变频器1的供电方式进行切换；

所述抗晃电控制单元3的输入端通过导线与备用电源单元5的电源输出端相连，所述备用电源单元5的电源输入端通过导线与充电模块4、稳压滤波模块6相连，所述充电模块4用于在没有晃电时对备用电源单元5进行充电，所述稳压滤波模块6用于实现对接入的交流电进行谐波滤波及稳压处理，将处理后的直流电输入至抗晃电控制单元3。

所述抗晃电控制装置2还包括电池巡检仪和监控报警模块，所述电池巡检仪设置在备用电源单元5上，用于对备用电源单元5内部的电池运行参数进行检测；

所述监控报警模块通过导线分别与抗晃电控制单元3、充电模块4、电池巡检仪相连，用于实现对抗晃电控制装置2内的各个单元模块的运行情况进行监控，并将异常情况进行报警提示。

所述抗晃电控制单元3包括流压差控制单元31和二极管模块32，所述流压差控制单元31包括晶闸管V1、压差控制器、电压继电器YJ1，所述晶闸管V1的阳极A通过导线与备用电源单元5的正极相连，所述晶闸管V1的阴极K通过导线与变压器直流母线11的负极相连，所述晶闸管V1的门级G通过导线与压差控制器的输出控制端相连，所述压差控制器通过对变频器1直流母线上电压的判断控制晶闸管V1的门级G的导通与截止；

所述二极管模块32用于实现对抗晃电控制单元3的保护。

所述电压继电器YJ1的线圈并接在变频器1的电源输入端，所述电压继电器YJ1的触点通过导线连接在流压差控制单元31的IN+、IN-端子上。

所述晶闸管V1的两端并接有旁路接触器KM7的触点KM7.1，所述旁路接触器KM7的线圈KM7.2的一端连接流压差控制单元31的NC端子，所述旁路接触器的线圈KM7.2的另一端与电源相连，所述旁路接触器KM7用于实现在电网电压恢复正常时，使变频器1断开备用电源单元5供电，切换为市电供电。

所述抗晃电控制装置2的壳体正面设置有显示屏，所述显示屏通过导线与抗晃电控制单元3相连，用于显示变频器1停电、恢复供电的时间以及备用电源单元5的支撑时间。

所述备用电源单元5具体为蓄电池组，所述蓄电池组包括多个串联的蓄电池。

所述充电模块4的型号为TH600X10ZZ，所述稳压滤波模块6的型号为TH600X05ZZ。

一种变频器晃电检测方法，包括如下步骤：

步骤一：开启变频器1、抗晃电控制装置2的电源，使变频器1正常运行，充电模块4对备用电源单元5进行充电；

步骤二：当抗晃电控制单元3检测到变频器直流母线11的电压低于设定范围，判断出现晃电，转至步骤三；当抗晃电控制单元3检测到变频器直流母线11的电压处于正常范围，判断市电正常，转至步骤一；

步骤三：抗晃电控制单元3控制晶闸管V1的门级G导通，此时变频器1处于直流支撑状态，即变频器1通过备用电源单元5进行供电；

步骤四：当抗晃电控制单元3检测到变频器直流母线11的电压高于设定范围，判断为市电恢复，转至步骤五；当抗晃电控制单元3检测到变频器直流母线11的电压低于设定值，判断为市电未恢复，转至步骤六；

步骤五：抗晃电控制装置2退出运行，完成一次晃电保护；

步骤六：控制变频器1在设定时间内停机。

所述步骤二中变频器直流母线11的电压的设定范围为≤500V；

所述步骤四中变频器直流母线11的电压的设定范围为＞500V；

所述步骤六中变频器1的设定时间为5分钟-15分钟。

本发明提供的变频器抗晃电控制系统可以应用于液氧泵的变频器上，根据以下实施例对本发明的抗晃电控制系统及晃电判断方法进行进一步说明。

本实施例中根据空分装置的4套液氧泵，其电机额定电压380V，额定功率85KW，额定电流170A，频率82Hz；空分装置液氧泵总功率为340KW，根据现场情况采用功率为400KW的抗晃电控制装置2即可满足要求，设定晃电时的变频器1的后备时间5min，设定变频器直流母线11的判断电压为500V，低于500V判断出现晃电情况，高于500V判断市电正常。

抗晃电控制装置2主要由充电模块4、备用电源单元5即蓄电池组、智能化控制系统、抗晃电控制单元3（包括晶闸管、压差控制器、二极管模块等）、电池巡检仪及监控报警模块。如图3所示，正常工作时，QF11闭合，变频器1由厂用电低压交流母线供电，变频器1按照仪表DCS给定的4-20mA信号控制电动机转速。此时，抗晃电控制装置2内的断路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、及电池熔断器全部闭合，通过充电模块4对电池组进行浮充电，抗晃电控制单元3判断变频器1正常运行，流压差控制单元31上的端子IN+、IN-对变频器1交流电压进行采样判断电压正常，无故障信号，流压差控制单元31中晶闸管V1处于截止状态，没有直流输出，抗晃电控制装置2在热备状态。

当化工厂电网“晃电”时，流压差控制单元31的端子IN+、IN-检测到电网电压降低（市电电压低于353V），流压差控制单元31的端子DC+、DC-检测到直流母线电压≤500V，此时流压差控制单元31通过端子A、G、K控制晶闸管V1导通，导通时间≤100μs，变频器1由厂用电转为直流支撑系统电池组供电，液氧泵不间断连续运行。

当化工厂用电恢复后，流压差控制单元31的端子IN+、IN-检测到电网电压恢复正常，流压差控制单元31通过端子NO、NC控制与晶闸管V1并联的旁路接触器KM7的触点KM7.1吸合，此时流压差控制单元31控制晶闸管V1关闭后，再断开流压差控制单元31的端子NO、NC，断开电池供电，变频器1又转为厂用电供电，在这一过程中液氧泵仍保持连续运行。抗晃电控制装置2又转为热备状态。每次动作后，抗晃电控制装置2都通过显示屏显示并记录停电、恢复供电的时间以及支撑时间，方便查询动作记录。

图6为本实施例的液氧泵变频器在10KV I段ABC三相短路，三相电压降到800V，故障时间82ms的晃电动作数据记录图，图7为本实施例的液氧泵变频器在110KV II段先B相对地短路后ABC三相短路，故障时间61ms的晃电动作数据记录图，根据图6和图7显示的动作过程数据得出，在增加抗晃电控制装置2后，最近2次 “晃电”（图6、图7）由于抗晃电控制装置2正确动作（图8），保证了液氧泵连续平稳工作，没有影响生产，效果不错。

本发明在煤化工企业中有重大的应用，在煤化工企业有很多重要设备都需变频调速，由于其生产工艺连续性强，电网“晃电“时造成变频设备短时停车，整个工艺流程将中断，给企业带来巨大的经济损失。抗晃电控制装置2的设置正好解决了这一难题。煤化工为连续工艺，避免一次晃电事故，至少可以节省5个小时的重新开车时间，厂区每小时油品产量16吨，每吨按2000元计算，尿素每小时产量50吨，每吨按1600元计算，可以避免直接经济损失56万元。

关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。