一种矩阵冗余型变频器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矩阵冗余型变频器系统，该系统包括：矩阵式变频器组和集成控制器，集成控制器与矩阵式变频器组之间连接通讯；矩阵式变频器组由多台变频器并联而成，各变频器的输入电压和输出电压等级相同；集成控制器，用于根据负载调整矩阵式变频器组中的变频器台数，以及计算生成控制波形并发送给矩阵式变频器组的每一台变频器，控制各台变频器的输出波形一致。本申请将多台变频器并联连接，组成矩阵式变频器组，通过集成控制器的控制作用，以并联、冗余协调的方式，满足大容量负载电机的需求，提高系统功率，组网过程中，根据系统所拖带的负载，冗余并联输出，可以提高系统的可靠性，保障产线正常运行。

A matrix redundant inverter system

【技术实现步骤摘要】
一种矩阵冗余型变频器系统
本专利技术涉及变频器
，特别涉及一种矩阵冗余型变频器系统。
技术介绍
随着工业化和城市化飞速发展，能源约束、环境污染矛盾日益加剧。为了节能减排目标，提高能源利用效率，实现低碳经济，钢铁、有色金属、石油、化工、水泥等高耗能重化工业在国家的指导下，普遍关小(污染大、效率低得中小产线)上大(污染小、效率高的大型产线)。伴随单线产量越来越大，与之配套的电机功率也越来越大(如：钢厂高炉鼓风机、电厂给水泵、西气动输压缩机等)。而日益增大的产线能否长期正常运行、产线关键设备是否安全对企业的正常经营至关重要。其中，产线中的大容量动力电机，尤其关系整条生产线能否正常运行。生产过程中，重要电机的非正常停机，轻则造成整条生产线停产，再启动需耗费大量人力、物力；重则造成整条生产线彻底报废，给用户造成不可挽回的损失。因此，对为电机供电的电源提出了非常高的可靠性要求。现有技术方案中，5MW及以上的大容量变频器中，通常在功率单元内采用多支IGBT并联，由于每个功率单元模块采用多支IGBT并联，因而受到桥臂并联器件开通与关断的一致性影响。当多支IGBT并联时，因为均流问题，IGBT并联桥出力小于IGBT支数与IGBT额定电流的乘积，且并联支数越多，效果越明显，因此依靠IGBT并联不能无限增大单变频器容量。而且，将多支IGBT并联，还会导致单个功率单元体积大、控制复杂，当其中的一个或多个IGBT出现问题时，整个功率单元，甚至是整台变频器必须停止工作，系统可靠性低。
技术实现思路
鉴于现有技术大容量变频器可靠性低的问题，提出了本专利技术的一种矩阵冗余型变频器系统，以便克服上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：依据本专利技术的一个方面，提供了一种矩阵冗余型变频器系统，该系统包括：矩阵式变频器组和集成控制器，所述集成控制器与所述矩阵式变频器组之间连接通讯；所述矩阵式变频器组由多台变频器并联而成，各所述变频器的输入电压和输出电压等级相同；所述集成控制器，用于根据负载调整所述矩阵式变频器组中的变频器台数，以及计算生成控制波形并发送给所述矩阵式变频器组的每一台变频器，控制各台变频器的输出波形一致。可选地，所述集成控制器包括相同的两套，两套所述集成控制器之间以及每套集成控制器与所述矩阵式变频器组之间均连接通讯；工作时，其中的一套集成控制器作为主控制器，控制所述矩阵式变频器组工作，另外一套集成控制器作为冗余控制器，所述主控制器还将所述控制波形发送给所述冗余控制器，所述冗余控制器产生与所述主控制器相同的控制波形，以在所述主控制器故障时切换为主控制器，控制所述矩阵式变频器组工作。可选地，两套所述集成控制器之间以及每套所述集成控制器与所述矩阵式变频器组之间均采用光纤总线连接通讯。可选地，所述矩阵式变频器组中，每台所述变频器的输入侧和输出侧均配置有高压接触器。可选地，所述矩阵式变频器组中，每台所述变频器的输出侧配置有高压刀闸。可选地，所述矩阵式变频器组中，每台所述变频器的输出侧配置有输出电抗器。可选地，所述矩阵式变频器组中，每台所述变频器均单独配置了输入电压采样装置和输出电流采样装置，并具有独立的自我保护功能。可选地，所述矩阵式变频器组中，各台变频器为容量相同或不同的级联式变频器。可选地，所述矩阵式变频器组中，各台所述变频器在接收到所述控制波形后，对所述控制波形进行时间补偿，并按照补偿修正后的控制波形运行。可选地，所述矩阵式变频器组中，各台所述变频器将自身的运行状态发送给所述集成控制器，以使所述集成控制器根据负载协调是否启用该变频器。综上所述，本专利技术的有益效果是：将多台变频器并联连接，组成矩阵式变频器组，通过集成控制器的控制作用，根据负载调整矩阵式变频器组中组网的变频器台数，并使用统一的控制波形控制各变频器输出波形一致，从而以并联、冗余协调的方式，满足大容量负载电机的需求，提高系统功率，组网过程中，根据系统所拖带的负载，冗余并联输出，可以提高系统的可靠性，保障产线正常运行。附图说明图1为本专利技术一个实施例提供的一种矩阵冗余型变频器系统示意图；图2为本专利技术另一个实施例提供的一种矩阵冗余型变频器系统示意图；图3为本专利技术矩阵冗余型变频器系统中级联式变频器示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本专利技术的技术构思是：将多台变频器并联连接，组成矩阵式变频器组，通过集成控制器的控制作用，根据负载调整矩阵式变频器组中组网的变频器台数，并使用统一的控制波形控制各变频器输出波形一致，从而以并联、冗余协调的方式，满足大容量负载电机的需求，提高系统功率，组网过程中，根据系统所拖带的负载，冗余并联输出，可以提高系统的可靠性，保障产线正常运行。图1为本专利技术一个实施例提供的一种矩阵冗余型变频器系统示意图，如图1所示，一种矩阵冗余型变频器系统，该系统包括：矩阵式变频器组和集成控制器，集成控制器与矩阵式变频器组之间连接通讯。其中，矩阵式变频器组由多台变频器并联而成，各变频器的输入电压和输出电压等级相同。集成控制器，用于根据负载调整矩阵式变频器组中的变频器台数，以及计算生成控制波形并发送给矩阵式变频器组的每一台变频器，控制各台变频器的输出波形一致。本申请矩阵冗余型变频器系统，将多台变频器并联形成矩阵式变频器组，从而扩大了系统功率，能够满足拖动大容量电机负载的需求。集成控制器可根据负载状况，确定组网的变频器台数，并输出统一的控制波形控制各变频器输出波形一致，从而使各变频器输出电压幅值、频率、相位一致，以并联冗余的方式，灵活地为负载供电，并且，由于各变频器的输出电压幅值、频率、相位一致，也可以避免并联的变频器之间产生环流，可以有效确保冗余矩阵式变频器组的功率。在本专利技术的一个实施例中，为满足大容量电机的需求，变压器为高压变频器，即电压在6KV以上。图2为本专利技术另一个实施例提供的一种矩阵冗余型变频器系统示意图，由于本矩阵冗余型变频器系统中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩阵冗余型变频器系统，其特征在于，该系统包括：矩阵式变频器组和集成控制器，所述集成控制器与所述矩阵式变频器组之间连接通讯；/n所述矩阵式变频器组由多台变频器并联而成，各所述变频器的输入电压和输出电压等级相同；/n所述集成控制器，用于根据负载调整所述矩阵式变频器组中的变频器台数，以及计算生成控制波形并发送给所述矩阵式变频器组的每一台变频器，控制各台变频器的输出波形一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种矩阵冗余型变频器系统，其特征在于，该系统包括：矩阵式变频器组和集成控制器，所述集成控制器与所述矩阵式变频器组之间连接通讯；
所述矩阵式变频器组由多台变频器并联而成，各所述变频器的输入电压和输出电压等级相同；
所述集成控制器，用于根据负载调整所述矩阵式变频器组中的变频器台数，以及计算生成控制波形并发送给所述矩阵式变频器组的每一台变频器，控制各台变频器的输出波形一致。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集成控制器包括相同的两套，两套所述集成控制器之间以及每套集成控制器与所述矩阵式变频器组之间均连接通讯；工作时，其中的一套集成控制器作为主控制器，控制所述矩阵式变频器组工作，另外一套集成控制器作为冗余控制器，所述主控制器还将所述控制波形发送给所述冗余控制器，所述冗余控制器产生与所述主控制器相同的控制波形，以在所述主控制器故障时切换为主控制器，控制所述矩阵式变频器组工作。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，两套所述集成控制器之间以及每套所述集成控制器与所述矩阵式变频器组之间均采用光纤总线连接通讯。


4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽巧，王义增，彭丽敏，唐德军，
申请(专利权)人：北京动力源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11