一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路及启动方法技术

技术编号:27035984 阅读:36 留言:0更新日期:2021-01-12 11:19
一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路及启动方法,涉及变频控制技术领域,解决如何在降低成本、减小安装空间的基础上设计一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路以提高黑启动电气系统可靠性;通过双通道变频器的第一、第二功率单元,第一、第二控制单元与多个开关相配合,实现对第一启动电机M1、第二启动电机M2的冗余控制;正常运行时,双通道变频器仅一个通道工作,另一通道热备用,当工作通道故障时,立刻切除故障通道,备用通道立即转为工作通道,实现变频器故障顺利切换到正常运行状态;增加了变频运行可靠性;只增加一套控制单元和功率单元,相对于增加一套完整的变频器成本大为降低,同时大大减少变频器安装空间。

【技术实现步骤摘要】
一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路及启动方法
本专利技术涉及变频控制
,更具体涉及一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路及启动方法。
技术介绍
黑启动是指电力系统在系统全停的情况下,利用系统内具有自启动能力的机组或系统外电源逐步恢复系统正常运行的过程。黑启动常采用燃机和水电机组,相对于水电机组,燃机启动过程需要大功率启动电机拖动。启动电机如果采用直接启动,燃机黑启动电源容量不足时将导致黑启动失败。增加黑启动容量将导致成本大幅提高,因此采用高压变频器拖动启动电机将大大降低黑启动成本。高压变频器指的是串联叠加性高压变频器,即通过采用多台单相逆变器串联连接,输出可变频变压的高压交流电。高压变频器有几部分组成:主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。图1是为黑启动电气系统图,当外网母线失电时,燃机厂用母线将失电,燃机辅机将无法运行。此时通过黑启动电源为燃机厂用母线供电,母线上高压变频器将拖动启动电机和燃机转动。当燃机达到自持转速后,启动电机和变频器将退出。如图2所示,目前的黑启动电气系统一般采用变频器冗余热备份的方式来保证黑启动的可靠性;但是一台启动电机一般配置一台高压变频器,由于高压变频器内电力电子元件较多,容易发生功率元件击穿事故,导致变频器瘫痪,最终黑启动失败;且每台启动电机配置一整套高压变频器,成本大大增加,同时配置多套高压变频器需要很大的安装孔空间。现有技术中,申请号为201910457218.2、公开号为CN110165704A的中国专利技术专利申请《一种电网的黑启动方法》具体公开了:保持所述第一断路器及所述第一开关处于通路状态;保持所述第二断路器及所述第二开关处于通路状态;将所述燃机发电机退出低电压保护及低频保护;启动所述燃机发电机,使得所述燃机发电机和所述外部电网母线零起升压至对应的额定电压,该专利技术专利申请用于避免投空载主变存在谐振现象,出现较严重的谐振过电压或高幅值的励磁涌流,导致发电机过压保护或过流保护动作而使断路器跳闸的问题,从而提高电网黑启动的成功率。但是该专利技术专利申请的技术方案并未解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何在降低成本、减小安装空间的基础上设计一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路以提高黑启动电气系统的可靠性。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的:一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路,包括:电机电源、开关柜开关K1、第一启动电机M1、第二启动电机M2、移相整流变压器进线开关K2、双通道变频器、电机工频运行开关K3、变频器通道一输出电源开关K4、变频器通道二输出电源开关K5、第一电机变频运行开关K6、第二电机变频运行开关K7;所述的电机电源与开关柜开关K1连接,电机工频运行开关K3的一端与开关柜开关K1连接、另一端与第一启动电机M1连接;所述的双通道变频器包括移相整流变压器T1、第一功率单元(S11)、第二功率单元(S21)、第一控制单元(S12)、第二控制单元(S22);所述的第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)分别与移相整流变压器T1连接,第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)共用一个移相整流变压器T1;所述的第一控制单元(S12)与第一功率单元(S11)连接;所述的第二控制单元(S22)与第二功率单元(S21)连接;移相整流变压器进线开关K2的一端连接在开关柜开关K1与电机工频运行开关K3的连接公共点、另一端与移相整流变压器T1的一次侧连接;变频器通道一输出电源开关K4与第一电机变频运行开关K6串联,变频器通道一输出电源开关K4的非串联端与第一功率单元(S11)连接,第一电机变频运行开关K6的非串联端与第一启动电机M1连接;变频器通道二输出电源开关K5与第二电机变频运行开关K7串联,变频器通道二输出电源开关K5的非串联端与第二功率单元(S21)连接,第二电机变频运行开关K7的非串联端与第二启动电机M2连接;变频器通道一输出电源开关K4、第一电机变频运行开关K6的串联公共点与变频器通道二输出电源开关K5、第二电机变频运行开关K7的串联公共点采用导线连接。通过双通道变频器的第一功率单元(S11)、第二功率单元(S21)、第一控制单元(S12)、第二控制单元(S22)与电机工频运行开关K3、变频器通道一输出电源开关K4、变频器通道二输出电源开关K5、第一电机变频运行开关K6、第二电机变频运行开关K7相配合,实现对第一启动电机M1、第二启动电机M2的冗余控制;正常运行时,双通道变频器仅一个通道工作,另一个通道热备用,当工作通道故障时,立刻切除故障通道,备用通道立即转为工作通道,实现变频器故障顺利切换到正常运行状态;只增加了一套控制单元和功率单元,相对于增加一套完整的变频器成本大为降低,同时大大减少了变频器的安装空间,增加了变频运行的可靠性;此外,电路还可以同时拖动两台电机运行。作为本专利技术技术方案的进一步改进,第一功率单元(S11)和第二功率单元(S21)的结构相同,均包括多个功率模块;多个功率模块均分为三组,每组依次串联后,三组功率模块的输入端分别与移相整流变压器T1的二次侧三相对应连接,三组功率模块的输出端的正极分别构成U、V、W相,与启动电机的定子连接,输出端的负极连接在一起形成中性点。作为本专利技术技术方案的进一步改进,所述的功率模块包括三相不控整流电路以及单相逆变桥,移相整流变压器T1二次侧三相交流电压经过三相不控整流电路转变为直流电压,通过单相逆变桥输出频率可变的单相电压。作为本专利技术技术方案的进一步改进,所述的变频器通道一输出电源开关K4与变频器通道二输出电源开关K5、之间相互闭锁,同一时间仅允许一个开关闭合。作为本专利技术技术方案的进一步改进,所述的第一电机变频运行开关K6与第二电机变频运行开关K7之间相互闭锁,同一时间仅允许一台电机变频运行。作为本专利技术技术方案的进一步改进,所述的电机工频运行开关K3与第一电机变频运行开关K6之间相互闭锁,不允许电机同时工频和变频并列运行。一种应用于所述的燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路的启动方法,包括以下步骤:1)当黑启动过程启动第一启动电机M1时:开关柜开关K1闭合,检测到开关柜开关K1合闸位置后,移相整流变压器进线开关K2闭合,第一控制单元(S12)控制第一功率单元(S11)启动,并闭合变频器通道一输出电源开关K4和第一电机变频运行开关K6,变频器电路的输出频率上升,第一启动电机M1转速逐渐升至工作转速;2)当需要变频器启动第二启动电机M2时:变频器电路的输出频率升至工频后,第一电机变频运行开关K6断开,同时电机工频运行开关K3闭合,第一启动电机M1工频运行;变频器电路的输出频率降至0后,闭合第二电机变频运行开关K7,变频器电路的输出频率上升,第二启动电机M2转速逐渐升至工作转速;3)当第一功率单元(S11)故障时,第一控制单元(S12)立即封锁脉冲,此时跳开变频器通道一输出电源开关K4,同时闭合变频器通道二输出电源开关K5,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路,其特征在于,包括:电机电源、开关柜开关K1、第一启动电机M1、第二启动电机M2、移相整流变压器进线开关K2、双通道变频器、电机工频运行开关K3、变频器通道一输出电源开关K4、变频器通道二输出电源开关K5、第一电机变频运行开关K6、第二电机变频运行开关K7;所述的电机电源与开关柜开关K1连接,电机工频运行开关K3的一端与开关柜开关K1连接、另一端与第一启动电机M1连接;所述的双通道变频器包括移相整流变压器T1、第一功率单元(S11)、第二功率单元(S21)、第一控制单元(S12)、第二控制单元(S22);所述的第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)分别与移相整流变压器T1连接,第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)共用一个移相整流变压器T1;所述的第一控制单元(S12)与第一功率单元(S11)连接;所述的第二控制单元(S22)与第二功率单元(S21)连接;移相整流变压器进线开关K2的一端连接在开关柜开关K1与电机工频运行开关K3的连接公共点、另一端与移相整流变压器T1的一次侧连接;变频器通道一输出电源开关K4与第一电机变频运行开关K6串联,变频器通道一输出电源开关K4的非串联端与第一功率单元(S11)连接,第一电机变频运行开关K6的非串联端与第一启动电机M1连接;变频器通道二输出电源开关K5与第二电机变频运行开关K7串联,变频器通道二输出电源开关K5的非串联端与第二功率单元(S21)连接,第二电机变频运行开关K7的非串联端与第二启动电机M2连接;变频器通道一输出电源开关K4、第一电机变频运行开关K6的串联公共点与变频器通道二输出电源开关K5、第二电机变频运行开关K7的串联公共点采用导线连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路,其特征在于,包括:电机电源、开关柜开关K1、第一启动电机M1、第二启动电机M2、移相整流变压器进线开关K2、双通道变频器、电机工频运行开关K3、变频器通道一输出电源开关K4、变频器通道二输出电源开关K5、第一电机变频运行开关K6、第二电机变频运行开关K7;所述的电机电源与开关柜开关K1连接,电机工频运行开关K3的一端与开关柜开关K1连接、另一端与第一启动电机M1连接;所述的双通道变频器包括移相整流变压器T1、第一功率单元(S11)、第二功率单元(S21)、第一控制单元(S12)、第二控制单元(S22);所述的第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)分别与移相整流变压器T1连接,第一功率单元(S11)与第二功率单元(S21)共用一个移相整流变压器T1;所述的第一控制单元(S12)与第一功率单元(S11)连接;所述的第二控制单元(S22)与第二功率单元(S21)连接;移相整流变压器进线开关K2的一端连接在开关柜开关K1与电机工频运行开关K3的连接公共点、另一端与移相整流变压器T1的一次侧连接;变频器通道一输出电源开关K4与第一电机变频运行开关K6串联,变频器通道一输出电源开关K4的非串联端与第一功率单元(S11)连接,第一电机变频运行开关K6的非串联端与第一启动电机M1连接;变频器通道二输出电源开关K5与第二电机变频运行开关K7串联,变频器通道二输出电源开关K5的非串联端与第二功率单元(S21)连接,第二电机变频运行开关K7的非串联端与第二启动电机M2连接;变频器通道一输出电源开关K4、第一电机变频运行开关K6的串联公共点与变频器通道二输出电源开关K5、第二电机变频运行开关K7的串联公共点采用导线连接。


2.根据权利要求1所述的一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路,其特征在于,第一功率单元(S11)和第二功率单元(S21)的结构相同,均包括多个功率模块;多个功率模块均分为三组,每组依次串联后,三组功率模块的输入端分别与移相整流变压器T1的二次侧三相对应连接,三组功率模块的输出端的正极分别构成U、V、W相,与启动电机的定子连接,输出端的负极连接在一起形成中性点。


3.根据权利要求2所述的一种燃机黑启动启动电机用双通道变频器电路,其特征在于,所述的功率模块包括三相不控整流电路以及单相逆变桥,移相整流变压器T1二次侧三相交流电压经过三相不控整流电路转变为直流电压,通过单相逆变桥输出频率可变的单相电压。


4.根据权利要求1所述的一种燃机黑启动启动电机用...

【专利技术属性】
技术研发人员:汪兴陈延云高强张伟张俊雄何智龙田龙刚张树铭张超男
申请(专利权)人:中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院大唐锅炉压力容器检验中心有限公司
类型:发明
国别省市:安徽;34

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