專利名稱：免維護(hù)變頻型交流不停電電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了一種變頻型交流不停電電源，特別適用于冶金、石化等行業(yè)交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工藝設(shè)備不允許停電場(chǎng)合的應(yīng)急不停電電源。
目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)各種品牌的交流不停電電源(UPS)輸出電源頻率均為50HZ固定頻率，僅適用于計(jì)算機(jī)、通訊、保安及辦公設(shè)備，設(shè)計(jì)的過(guò)載能力較低。如果用于電機(jī)負(fù)載起動(dòng)時(shí)，電流可達(dá)額定電流的5～7倍，迫使選擇不停電電源容量要為電機(jī)容量的3～5倍，否則會(huì)造成跳閘或無(wú)法起動(dòng)，運(yùn)行不可靠。增大UPS的容量可滿足電機(jī)起動(dòng)，但勢(shì)必增大幾倍的投資。各種通用型變頻器用于交流異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于采用電壓頻率同時(shí)控制(V/f＝常數(shù))，即限制了起動(dòng)電流，又不丟失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且具有變頻調(diào)速功能，但所有變頻器均不具備不停電電源功能。
本實(shí)用新型的目的是提供一種裝置，集UPS不停電電源功能和變頻器可變頻率功能于一身，專門用于各種交流異步電機(jī)負(fù)載的變頻起動(dòng)、調(diào)速運(yùn)行，并且具有交流停電也可不間斷運(yùn)行，確保工藝設(shè)備不停電的功能。
本實(shí)用新型的目的地是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型由三相AC電源經(jīng)整流器獲得直流電壓，經(jīng)電容濾波后，通過(guò)三相逆變器獲得三相交流輸出，其特征在于整流器與三相逆變器之間連接一個(gè)雙機(jī)熱備型充電控制器，由脈寬調(diào)制信號(hào)控制充電控制器的電壓和電流輸出，經(jīng)電抗器ILF和電容C3C4濾波后對(duì)一個(gè)免維護(hù)全密閉閥控型鉛酸電池組成的電池組進(jìn)行恒壓限流充電，其電池組與三相逆變器由功率二極管3VD的隔離。
本實(shí)用新型的雙機(jī)熱備型充電控制器可以由兩個(gè)IGBT功率器件構(gòu)成，兩個(gè)IGBT的控制極始終有脈寬調(diào)制信號(hào)，兩個(gè)充電控制器共用一套電壓傳感器和電流傳感器作為反饋信號(hào)，使兩個(gè)IGBT的發(fā)射極始終有穩(wěn)定的直流電壓輸出。兩個(gè)IGBT的發(fā)射極接有一組二極管1VD、2VD組成的最大值選擇開(kāi)關(guān)，使正常時(shí)只有一個(gè)IGBT的電壓通過(guò)二極管1VD或2VD輸出。兩個(gè)IGBT的控制極始終有脈寬調(diào)制信號(hào)由一工業(yè)PLC進(jìn)行輸出控制。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有具有操作簡(jiǎn)單、顯示直觀、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的
如下圖1是本實(shí)用新型的電氣原理圖。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1所示，本實(shí)用新型的三相AC電源經(jīng)整流器獲得532V的直流電壓，經(jīng)電容C1C2濾波后，一路通過(guò)三相逆變器獲得0～380V、0～300HZ的三相交流輸出；另一路通過(guò)一個(gè)雙機(jī)熱備型充電控制器(采用IGBT功率器件)，用脈寬調(diào)制技術(shù)控制充電控制器的電壓和電流輸出，經(jīng)電抗器ILF和電容C3C4濾波后對(duì)一個(gè)由42節(jié)免維護(hù)全密閉閥控型鉛酸電池組成的電池組進(jìn)行恒壓限流充電，使電池組永遠(yuǎn)處于浮充狀態(tài)。由于功率二極管3VD的隔離，使充電控制器與逆變器各自獨(dú)立工作，逆變器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)負(fù)載的變頻起動(dòng)和調(diào)速運(yùn)行，此時(shí)裝置作用與一臺(tái)通用型交直交變頻器完全相同。僅在交流電源忽然停電時(shí)，充電控制器停止對(duì)電池組的充電，而此時(shí)功率二極管3VD的陰極電壓下降，使電池組540V全電壓通過(guò)3VD瞬間放電(僅為二極管正向?qū)〞r(shí)間毫微秒級(jí))，給三相逆變器提供不間斷的輸入直流電源，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行。當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí)，充電控制器自動(dòng)恢復(fù)工作，對(duì)電池組補(bǔ)償充電，同時(shí)三相逆變器自動(dòng)轉(zhuǎn)換為整流器供電，電機(jī)仍舊保持原運(yùn)行狀態(tài)。
對(duì)于允許電機(jī)短時(shí)間斷運(yùn)行的場(chǎng)合，可在本裝置三相逆變器的輸入側(cè)通過(guò)兩臺(tái)交流接觸器進(jìn)行切換，交流電源正常時(shí)由一臺(tái)接觸器對(duì)電機(jī)供電，交流停電時(shí)，自動(dòng)切換至另一臺(tái)接觸器通過(guò)本裝置供電，實(shí)現(xiàn)變頻起動(dòng)，繼續(xù)運(yùn)行，切換時(shí)間為0.1S左右。
雙機(jī)熱備型充電控制器是在線式熱備，兩個(gè)IGBT功率器件都處于在線熱備狀態(tài)工作，即兩個(gè)IGBT的控制極始終有脈寬調(diào)制信號(hào)，由于兩個(gè)充電控制器共用一套電壓傳感器和電流傳感器作為反饋信號(hào)，使兩個(gè)IGBT的發(fā)射極始終有穩(wěn)定的直流電壓輸出，只是由于兩個(gè)IGBT的發(fā)射極接有一組二極管1VD、2VD組成的最大值選擇開(kāi)關(guān)，使正常時(shí)只有一個(gè)IGBT的電壓通過(guò)二極管1VD或2VD輸出，或是兩個(gè)IGBT工作于輪流輸出狀態(tài)(高頻切換)，只有當(dāng)一個(gè)IGBT的控制極失去脈寬調(diào)制信號(hào)或是出現(xiàn)斷路故障時(shí)，另一只IGBT的輸出電壓通過(guò)二極管1VD或2VD瞬間送出，切換時(shí)間僅為二極管的正向?qū)〞r(shí)間(毫微秒級(jí))，絲毫不影響對(duì)電池組的充電過(guò)程。
本裝置監(jiān)控系統(tǒng)由一臺(tái)工業(yè)PLC完成，配有相應(yīng)的控制程序和監(jiān)控軟件，帶有觸摸式全漢化智能操作顯示板，完成充電電壓、充電電流、電機(jī)頻率、電機(jī)電流等參數(shù)顯示、故障查詢、充電控制器和逆變器的起停操作和整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)畫(huà)面顯示。監(jiān)控系統(tǒng)由電池組中18節(jié)電池提供直流220V經(jīng)DC/DC變換器供電，確保交流停電時(shí)也能正常工作，使整個(gè)電源系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、顯示直觀、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。
本裝置的技術(shù)特點(diǎn)1、集UPS和變頻器功能于一身，容量大，應(yīng)用范圍廣，不間斷供電，能變頻起動(dòng)、調(diào)速，運(yùn)行可靠，添補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
2、容量范圍寬2.2KW-1500KW，適用于各種低壓工業(yè)電機(jī)供電。
3、具有變頻軟起動(dòng)功能，起動(dòng)電流可隨意設(shè)定，不僅不降低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且對(duì)于相同容量的電機(jī)，電源設(shè)計(jì)容量?jī)H為普通UPS的1/3，而價(jià)格約為UPS的1/2，性能價(jià)格比優(yōu)異。
4、可實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行，正常時(shí)由電網(wǎng)經(jīng)逆變器供電，電網(wǎng)停電時(shí)，可以零秒時(shí)間切換至電池供電，絲毫不影響工藝設(shè)備的運(yùn)行，停電維持時(shí)間可根據(jù)負(fù)載大小選電池容量確定。
5、具有變頻調(diào)速功能，如用于恒壓供水、恒壓供油系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能，并且在電網(wǎng)停電后也能正常運(yùn)行，可謂“一機(jī)多功能”。
權(quán)利要求1.一種免維護(hù)變頻型交流不停電電源，三相AC電源經(jīng)整流器獲得直流電壓，經(jīng)電容濾波后，通過(guò)三相逆變器獲得三相交流輸出，其特征在于整流器與三相逆變器之間連接一個(gè)雙機(jī)熱備型充電控制器，由脈寬調(diào)制信號(hào)控制充電控制器的電壓和電流輸出，經(jīng)電抗器ILF和電容C3C4濾波后對(duì)一個(gè)免維護(hù)全密閉閥控型鉛酸電池組成的電池組進(jìn)行恒壓限流充電，其電池組與三相逆變器由功率二極管3VD的隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免維護(hù)變頻型交流不停電電源，其特征在于雙機(jī)熱備型充電控制器由兩個(gè)IGBT功率器件構(gòu)成，兩個(gè)IGBT的控制極始終有脈寬調(diào)制信號(hào)，兩個(gè)充電控制器共用一套電壓傳感器和電流傳感器作為反饋信號(hào)，使兩個(gè)IGBT的發(fā)射極始終有穩(wěn)定的直流電壓輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的免維護(hù)變頻型交流不停電電源，其特征在于兩個(gè)IGBT的發(fā)射極接有一組二極管1VD、2VD組成的最大值選擇開(kāi)關(guān)，使正常時(shí)只有一個(gè)IGBT的電壓通過(guò)二極管1VD或2VD輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的免維護(hù)變頻型交流不停電電源，其特征在于兩個(gè)IGBT的控制極始終有脈寬調(diào)制信號(hào)由一工業(yè)PLC進(jìn)行輸出控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及了一種變頻型交流不停電電源,特別適用于冶金、石化等行業(yè)交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工藝設(shè)備的應(yīng)急不停電電源。本實(shí)用新型由三相AC電源經(jīng)整流器獲得直流電壓,經(jīng)電容濾波后,通過(guò)三相逆變器獲得三相交流輸出,整流器與三相逆變器之間連接一個(gè)雙機(jī)熱備型充電控制器,由脈寬調(diào)制信號(hào)控制充電控制器的電壓和電流輸出,經(jīng)電抗器ILF和電容C
文檔編號(hào)H02M5/00GK2383269SQ9921500
公開(kāi)日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月14日
發(fā)明者童林毅, 張奇, 張立陽(yáng) 申請(qǐng)人:深圳尤尼-菲斯有限公司