一种高可靠性高压变频器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高可靠性高压变频器，包括：三相多副边绕组变压器、N个功率单元和主控系统；其中：三相多副边绕组变压器的原边与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器副边的每一个绕组与一个功率单元相连，同相的功率单元串联；主控制系统包含两套或两套以上的控制系统，控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输；控制系统均由独立的光纤与所有功率单元相连。本实用新型专利技术通过采用备用的控制系统，满足了工况企业的生成需求，有效提高了高压变频器的可靠性，降低了变频器的非计划性停机的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性高压变频器
本技术涉及高压变频器
，尤其涉及一种高可靠性高压变频器。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，变频器作为智能电控系统的重要组成部分，在国民经济的各个领域，如电力、水利、石化、冶金等行业发挥着越来越重要的作用。我国工业化的快速发展促进了电动机制造与应用向高压大功率方向发展。高压电机往往是相应行业中的关键器件，而变频器作为高压电机的唯一电源，其可靠性成为制约生产的一大关键因素。主控系统作为高压变频器的核心部分，对高压变频器的可靠性起决定性作用。常规设计的主控系统由电源回路、采样回路、控制回路等部分组成，电源回路故障、采样回路异常或控制回路失效都将导致变频器停机，造成生产系统重大事故，影响工况企业的正常生产秩序，严重时还将影响到相应的电力网络、油气管路等关系国计民生的基础设施的稳定运行。
技术实现思路
本技术提供了一种高可靠性高压变频器，通过采用备用的控制系统，满足了工况企业的生成需求，有效提高了高压变频器的可靠性，降低了变频器的非计划性停机的风险。本技术提供了一种高可靠性高压变频器，包括：三相多副边绕组变压器、N个功率单元和主控系统；其中：所述三相多副边绕组变压器的原边与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器副边的每一个绕组与一个功率单元相连，同相的功率单元串联；所述主控系统包含两套或两套以上的控制系统，所述控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输；所述控制系统均由独立的光纤与所有功率单元相连。优选地，所述每套控制系统均包括：供电电源、控制站、PLC组件和采样装置。优选地，所述采样装置为霍尔传感器。优选地，所述三相多副边绕组变压器的原边通过高压断路器与所述三相电网的电压输出端相连。由上述方案可知，本技术提供的一种高可靠性高压变压器，主控系统包含两套或两套以上的控制系统，控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输，当其中一套控制系统发生故障时，能够启用备用的控制系统进行工作，从而满足了工况企业的生成需求，有效提高了高压变频器的可靠性，降低了变频器的非计划性停机的风险。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术公开的功率单元串联多电平型高压变频器的主电路拓扑结构图；图2为本技术实施例一公开的一种高可靠性高压变频器的结构示意图；图3为本技术实施例二公开的一种高可靠性高压变频器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，为本技术公开的功率单元串联多电平型高压变频器的主电路拓扑结构图，目前普遍使用的级联型高压变频器的主回路主要由三相多副边绕组变压器1和若干个功率单元2组成。如图2所示，为本技术实施例一公开的一种高可靠性高压变频器，包括：三相多副边绕组变压器1、N个功率单元2和主控系统30；其中：三相多副边绕组变压器1的原边与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器1副边的每一个绕组与一个功率单元2相连，同相的功率单元2串联；主控系统30包含两套或两套以上的控制系统301，控制系统301之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输；控制系统301均由独立的光纤与所有功率单元2相连。上述实施例的工作原理为：高压变频器在工作时，主控系统30中的其中一套控制系统301处于工作状态，对电网侧和电机侧的电压、电流进行检测，并通过光纤与每个功率单元2相连，对功率单元2进行控制。主控系统30中的每套控制系统301通过工业总线进行相互之间的通信，确保在变频器运行过程中每套控制系统301都能够完整的接收变频器的系统数据，当使能的控制系统301内部发生故障后，由于其他控制系统301实时监控变频器的运行状态和使能控制系统301的状态，所以能够直接接收控制权，按照相同的算法控制变频器继续运行，实现控制系统301之间的无扰动切换功能，控制变频器继续稳定运行。由此可以看出，在上述实施例中，主控系统包含两套或两套以上的控制系统，控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输，当其中一套控制系统发生故障时，能够启用备用的控制系统进行工作，从而满足了工况企业的生成需求，有效提高了高压变频器的可靠性，降低了变频器的非计划性停机的风险。如图3所示，为本技术实施例二公开的一种高可靠性高压变频器，该实施例中以主控系统中包含三套控制系统为例，进行详细说明。具体的高压变频器包含：三相多副边绕组变压器1、N个功率单元2和三套控制系统，第一套控制系统包含：第一供电电源(在图中未标示出)、第一控制站3、第一PLC组件6和第一采样装置(在图中未标示出)；第二套控制系统包含：第二供电电源(在图中未标示出)、第二控制站4、第二PLC组件7和第一采样装置(在图中未标示出)；第三套控制系统包含：第三供电电源(在图中未标示出)、第三控制站5、第三PLC组件8和第三采样装置(在图中未标示出)。三相多副边绕组变压器1的原边通过高压断路器与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器1副边的每一个绕组与一个功率单元2相连，同相的功率单元2串联；三套控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线9进行相互信息传输；控制系统均由独立的光纤与所有功率单元2相连。在上述实施例中，为避免供电回路故障导致三套控制系统同时失效，本实施例对每套控制系统分别由一路独立的供电电源进行供电，每套控制系统中的供电电源只对对应控制系统中的控制站、PLC组件、采样装置，如霍尔传感器，进行供电，确保单套控制系统的独立性。显而易见的，单一供电电源故障只会引起它供电的该套控制系统失效，不会影响到其他两套控制系统。每套控制系统都分别对电网侧和电机侧的电压、电流进行检测，并通过光纤分别与每个功率单元相连，对功率单元进行控制。三套控制系统通过工业总线9进行相互之间的通信，确保在变频器运行过程中每套控制系统都能够完整的接收变频器的系统数据。三套控制系统之间通过硬接点定义控制系统编号，由1#控制系统使能时，其他两套控制系统处于热备用状态。三套控制系统按照预设的顺序进行循环切换使能，确保变频器运行期间始终只有一套控制系统在发送控制指令，提高变频器的运行稳定性。针对变频器运行过程中三套控制系统之间的切换过程中可能出现的问题，本技术通过以下方法实现三套控制系统之间的无扰动切换：在三套控制系统之间通过工业总线9互相连接通信，每套控制系统分别读取另外两套控制系统的数据，而不进行数据的写入操作。变频器运行时三套控制系统通过高速光纤进行时钟同步和控制周期同步策略获得仲裁机制所需的比较表决数据，得到可靠的仲裁结果，各控制站根据仲裁结果来决定自己运行是否正常。当使能的控制系统内部发生故障后由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性高压变频器，其特征在于，包括：三相多副边绕组变压器、N个功率单元和主控系统；其中：所述三相多副边绕组变压器的原边与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器副边的每一个绕组与一个功率单元相连，同相的功率单元串联；所述主控系统包含两套或两套以上的控制系统，所述控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输；所述控制系统均由独立的光纤与所有功率单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性高压变频器，其特征在于，包括：三相多副边绕组变压器、N个功率单元和主控系统；其中：所述三相多副边绕组变压器的原边与三相电网的电压输出端相连，三相多副边绕组变压器副边的每一个绕组与一个功率单元相连，同相的功率单元串联；所述主控系统包含两套或两套以上的控制系统，所述控制系统之间采用冗余控制机制，通过工业总线进行相互信息传输；所述控制系统均由独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：常亚晖，郑艳文，刘天武，魏民，付延勇，申二明，
申请(专利权)人：沈阳远大电力电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21