本实用新型专利技术为一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，包括多台电机和多台变频器，多台电机中至少有1台定速电机由软起动变频器起动后由电网直接驱动定速运行，其余调速电机由调速变频器驱动调速运行，定速电机由第一段母线供电，调速电机和调速变频器由第二段母线供电，两段母线的电压等级不同，软起动变频器具有两个不同电压等级的输入端口，既可以由第一段母线供电，也可以由第二段母线供电，软起动变频器将定速电机软起动完成后作为调速变频器的备机，在任意一台调速变频器故障后，对应的电机可切换为由软起动变频器驱动，实现变频器的整机冗余功能，提高系统的可靠性。的可靠性。的可靠性。
Inverter topology with dual voltage level input and complete machine redundancy
【技术实现步骤摘要】
具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构
[0001]本技术涉及一种变频器拓扑结构，特别是涉及一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，应用于电机变频软起动及变频调速驱动领域。
技术介绍
[0002]在某些连续生产工艺中需要不间断大功率机械设备运行的应用场合，通常会采用多台大功率设备同时工作的方式，即相应同时需要多台大功率电机进行驱动，因负载功率大，现场供电一般由2段及以上电网供电，不同电网的电压等级可能不一致。为了提高系统运行可靠性，部分不需要调速的设备可以由电网直接驱动，这部分设备的驱动电机称之为定速电机，采用变频器软起动的方式实现电机的起动和并网，用作定速电机软起动的变频器称之为软起动变频器，定速电机的电压等级和所连接电网的电压等级一致（比如10kV），定速电机起动并网完成后，软起动变频器即处于闲置状态。而部分需要调速的设备采用由变频器驱动电机的方式实现调速，这部分设备的驱动电机称之为调速电机，驱动调速电机的变频器称之为调速变频器，调速变频器通常由其他母线供电，且为调速变频器供电的母线和为软起动变频器供电的母线的电压等级可能不一致。由变频器驱动电机进行调速的设备，由于涉及到的变频器元器件数量多，连接结构复杂，是变频驱动系统中可靠性较为薄弱的环节，在类似的应用场景中，如何在不大幅增加成本的前提下，提高变频驱动系统的可靠性具有重要的意义。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，公开一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，不仅制造成本低，而且能保证变频驱动系统运行的可靠性。
[0004]本技术是这样实现的：一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，所述的拓扑结构包括n台变频器及一一对应连接的n台电机，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述n台电机中至少有一台定速电机由变频器软起动后由电网直接驱动定速运行，其余调速电机由变频器驱动调速运行，所述的变频器拓扑结构还包括设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线与定速电机之间的软起动变频器旁路上的旁路开关KP1、设于软起动变频器输出端与调速电机之间的n
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1个输出切换开关KB，所述n
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1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM1与对应定速电机之间的连接线路上，所述的n为大于等于2的自然数，其特征在于：所述的软起动变频器采用具有实现电机并网软起动及驱动电机调速运行功能的变频器，所述的调速变频器采用仅具有驱动电机调速运行功能的变频器，所述软起动变频器包含有通过电路连接的整流变压器和变流器，所述整流变压器的
305、整流变压器一次侧第二接线2#端子； 306、整流变压器一次侧第二接线3#端子； 307、整流变压器铁芯； 308、整流变压器二次侧绕组。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明。
[0018]根据附图1，本技术为一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，所述的拓扑结构包括n台变频器及一一对应连接的n台电机，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述n台电机中至少有一台定速电机由变频器软起动后由电网直接驱动定速运行，其余调速电机由变频器驱动调速运行，所述的变频器拓扑结构还包括设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线1与定速电机之间的软起动变频器旁路上的旁路开关KP1、设于软起动变频器输出端与调速电机之间的n
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1个输出切换开关KB，所述n
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1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线1，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM1与对应定速电机之间的连接线路上，所述的n为大于等于2的自然数，所述的软起动变频器采用具有实现电机并网软起动及驱动电机调速运行功能的变频器，所述的调速变频器采用仅具有驱动电机调速运行功能的变频器，所述的软起动变频器具有2个输入端，第一输入端通过第一输入进线开关KA1连接第一段母线1，第二输入端通过第二输入进线开关KA2连接第二段母线2，n台所述的调速变频器分别设有1个输入端，通过各自对应的输入进线开关KL与第二段母线连接。所述第一段母线1和第二段母线2的电压等级采用不同数值，所述电压等级的取值范围为380V~220kV。所述变频器、输入进线开关、输出开关、旁路开关和输出切换开关均采用三相电，电压等级为交流380V～220kV。
[0019]根据附图2~附图4，所述软起动变频器包含有整流变压器30和变流器31，所述整流变压器的一次侧设有2个输入端，作为所述软起动变频器的2个输入端，分别为第一输入端和第二输入端，所述第一输入端的电压等级和第一段母线的电压等级一致，所述第二输入端的电压等级和第二段母线的电压等级一致，所述整流变压器的二次侧具有m个绕组，m为大于1，小于100的自然数，分别连接至所述变流器的输入端，所述变流器的输出端作为所述变频器的输出。
[0020]实施例1：
[0021]根据附图3，所述整流变压器的一次侧为一个自耦变压器，所述自耦变压器的两组接线端子分别为所述软起动变频器的第一输入端和第二输入端，即软起动变频器的第一输入端包括整流变压器一次侧第一接线1#端子301、整流变压器一次侧第一接线2#端子302和整流变压器一次侧第一接线3#端子303，软起动变频器的第二输入端包括整流变压器一次侧第二接线1#端子304、整流变压器一次侧第二接线2#端子305和 整流变压器一次侧第二接线3#端子306。
[0022]实施例2：
[0023]根据附图4，所述整流变压器的一次侧包含2套独立的绕组，2套独立绕组的两组接线端子分别为所述软起动变频器的第一输入端和第二输入端。
[0024]本技术的控制原理和控制方法如下：
[0025]初始状态时，所有开关均为断开状态。
[0026]工作开始时，首先根据需要将软起动变频器的第一输入进线开关KA1和调速变频器对应的各输入进线开关KL闭合，变频器上电完成，然后将输出开关KM闭合，变频器根据上级控制系统的指令起动对应电机M，对于由变频器驱动调速的各调速电机M2...Mn，变频器根据上级控制系统的指令驱动电机运行于不同的转速，对于由电网直接驱动的定速电机M1，变频器驱动电机至电网频率，然后变频器调节输出电压的幅值和相位，使得变频器输出电压的幅值和相位与第一段母线电网电压的幅值和相位接近或一致，然后闭合旁路开关KP1，断开软起动变频器设置的输出开关KM1，定速电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具备双电压等级输入和整机冗余功能的变频器拓扑结构，所述的拓扑结构包括n台变频器及一一对应连接的n台电机，其中至少有1台为用于电机软起动的软起动变频器，其余为用于电机调速驱动的调速变频器，所述n台电机中至少有一台定速电机由变频器软起动后由电网直接驱动定速运行，其余调速电机由变频器驱动调速运行，所述的变频器拓扑结构还包括设于各变频器输出端与对应电机M之间线路上的n个输出开关KM、设于第一段母线与定速电机之间的软起动变频器旁路上的旁路开关KP1、设于软起动变频器输出端与调速电机之间的n
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1个输出切换开关KB，所述n
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1个输出切换开关KB的一端均连接至所述软起动变频器的输出端，另一端分别连接至对应调速变频器的输出开关KM与对应电机M之间连接的线路上，所述的旁路开关KP1一端连接至第一段母线，另一端连接至软起动变频器对应的输出开关KM1与对应定速电机之间的连接线路上，所述的n为大于等于2的自然数，其特征在于：所述的软起动变频器采用具有实现电机并网软起动及驱动电机调速运行功能的变频器，所述的调速变频器采用仅具有驱动电机调速运行功能的变频器，所述软起动变频器包含有通过电路连接的整流变压器和变流器，所述整流变压器的一次侧设有2个输入端，作为所述软起动变频器的2个输入端，分别为第一输入端和第二输入端，第一输入端通过第一输入进线开关KA1连接第一段母线，第二输入端通过第二输入进线开关KA2连接第二段母线，所述第一输入端的电压等级和第一段母线的电压等级一致，所述第二输入端的电压等级和第二段母线的电压等级一致，n台...
【专利技术属性】
技术研发人员：竺伟，王永红，
申请(专利权)人：上海能传电气有限公司，
类型：新型
国别省市：
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