[实用新型]一种基于高压变频器的多机并联控制拓扑结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于不可控整流多级串联变频器的并联控制技术，特别涉及一种基于高压变频器的多机并联控制拓扑结构。

背景技术

IGBT是目前高压变频器行业应用最为广泛的阀元件，通过控制IGBT的触发角可以对阻抗进行连续调节，可以增强系统输电能力，提高系统稳定性、阻尼功率振荡和抑制次同步振荡等功能。级联式变频是高压变频器普遍适用的拓扑结构，能够产生谐波含量不超过4％的完美正弦输出电压波形。

现有的级联高压变频控制电机系统，一方面存在当高压变频停机需由备用变频进行飞车切入的过程，另一方面难以实现超大容量电机的控制问题。现有技术领域只能由IEGT能够涉足。IEGT是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件，大量应用现有超大功率电机的变频驱动控制系统，但由于功率等级的提高，伴随着结构及电气方面需进行相应的特殊设计，例如传统的IGBT风冷散热已根本无法满足其要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于高压变频器的多机并联控制拓扑结构，采用该结构进行多机并联，适用级联式变频进行并联输出能够较好地实现变频器间的协调，极大地减小变频器间的均流效应。实现驱动变频的整体扩容，达成小容量功率器件并联控制大型电机的目的。同时解决变频控制电机的软切换问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种基于高压变频器的多机并联控制拓扑结构，包括高压变频器，中央控制器，PLC控制系统，其中高压变频器为级联式高压变频器；所述不同母线段上的高压变频器并联在一起，并联的单台高压变频器的控制系统与同一中央控制器相连，对外与PLC控制系统通讯，高压变频器间采用光纤通讯，实现数据与中央控制器间的传输，中央控制器对并联回路和各执行机构进行统筹，实现各执行机构的均流控制，PLC控制系统完成各高压变频器的启动、停止及外围逻辑控制。

所述的高压变频器的控制系统包括中央数据处理CPU、负责数据传输的CPLD芯片、负责单元驱动及保护的CPLD芯片和负责控制通讯的FPGA芯片，FPGA的作用是协调高压变频器及承担变频控制器与单元信号处理的控制桥梁，CPLD是变频驱动的执行机构，CPU完成对数字及模拟信号的采集，结合CPLD的故障及母线电压的检测，通过FPGA与CPLD间的通讯，达成IGBT的驱动控制，形成闭环控制系统。

所述的高压变频器输出侧串联电抗器后再进行并联。

所述的级联式高压变频器，包括N个功率单元，每个功率单元均由三相不可控整流桥、DC-LINK、逆变桥组成，通过级联的方式提供变频的输出电压，对各类高压电机进行驱动。

所述的变频额定输出电压等级为3.3Kv、4.16kV、6KV、10KV、11KV或13.8kV。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型采用了集中式的控制方式，对各变频的状态进行了精准的采集，达到一个大脑分配，数个执行机构按部就班的形式。不同变频装置受到同一中央控制器支配，并且结合PLC控制系统，提高可靠性，增加控制系统冗余。各变频拥有自己的控制系统，在中央控制器损坏的情况下，变频系统可以结合PLC系统判断是否符合启动要求，PLC可以通过切换为MODBUS通讯直接对变频进行驱动控制。使用光纤通讯为主，PLC辅助通讯的方式，速率快，反应及时，提高了系统可靠性。

2)输出侧各自串联了相应的电抗器装置，更加提高了俩象限变频的抗干扰能力，可靠地抑制了变频之间的基波环流。

3)采用本实用新型可以不改变变频主电路结构，易于实现，在大功率等级条件下省去了考虑结构及器件绝缘、散热、稳定等传统问题，也可以对过去相应的设计进行重复利用，省去了结构电气的设计成本。该拓扑结构无需使用可控的三相整流桥，大大节约了单个变频成本。

4)高压变频器供电电网无需是同一母线段，高压变频器根据需要输出相应电压，可解决部分现场改造由于原母线容量不足，需新增母线的情形。通过增加并联的变频个数可以方便地增加变频容量，不仅为高压大功率电机的变频运行提供了一种简单有效且易于扩展的方案，还拓展了中小容量高压变频器的应用领域。

5)若应用于一用一备现场，则实现变频之间的热切换，彻底保证工业上永不停机的目的，与过去的飞车启动相比具有明显优势。

6)该实用新型可延伸至并联母线电网的使用，为不同电网的并联提供了简单有效的拓扑方法，达成扩充母线容量的作用。

附图说明