一种用于中间包电磁感应恒温精炼系统的级联式冗余电源技术方案

本实用新型专利技术涉及感应加热电源装置，特别指一种用于中间包电磁感应恒温精炼系统的级联式冗余电源，其中：所述的移相变压器柜将高压电源分解为至少两个低压电源，低压电源相互错位一个角度；所述的功率单元箱逆变器中包括至少两个功率单元箱，每个功率单元箱包括整流逆变电路和旁路保护电路；所述的控制柜由DSP2812数字处理器连接FPGA芯片，采用光纤与功率单元连接通信，并与上位机和PLC可编程控制器连接通信，实现模拟量的输入与输出、开关量的输入或输出、参数的给定、设备的控制。本实用新型专利技术采用多个功率单元箱级联的方式，控制部分采用DSP高速数字处理器应用SPWM调制算法，实现了输出单相频率电压可调的正弦电源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及感应加热电源装置，特别指一种用于中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式冗余电源。
技术介绍
用于中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式冗余电源是通过晶闸管或MOSFET或IGBT等电カ半导体器件将エ频(50Hz)电源变换为中频(200Hz IkHz)电源的装置，主要是在感应熔炼，感应加热，感应淬火等领域中广泛应用。现有的中频感应电源绝大部分为中小容量(500KW以下)，有很少一部分采用功率器件的串并联来扩大容量。在器件的串并联这种方式中，其缺点是①不容易处理好串并联器件的均压问题和并联器件均流问题；②由于器件制造エ艺和參数的离散性，限制了器件的串并联数目；③装置的可靠性和并联数目成反比，在工作过程中只要有一个功率开关器件出现问题，整个系统将不能正常工作。普通中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式电源，没有设置冗余系统，一旦任意一个级联単元箱发生故障，整个系统将不能正常工作。
技术实现思路
本技术的目的是针对
技术介绍
中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种采用冗余功率単元箱级联的主电路结构，单个功率単元箱都是ー个小型的低压小功率电源，整个中频感应加热电源输出电压由功率单元的输出电压叠加而成，输出功率为所有功率单元输出功率之和。正常运行时，级联回路上有若干个处于工作状态的单元箱和若干个处于热备用状态的冗余単元箱，一旦处于工作状态的功率単元箱出现故障后，系统可立即旁路故障単元箱并把冗余単元箱投入工作状态，这样可以保证整个系统输出的稳定，大大提高了系统的可靠性。本技术的技术方案是构造ー种包括以下结构的中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式冗余电源，其特点包括移相变压器柜、功率単元箱逆变柜和控制柜，其中所述的移相变压器柜次级有多个低压绕组，每个低压绕组相互错位ー个角度，各移相绕组分别为相应的功率単元供电；所述的功率单元箱逆变柜中包括至少两个功率单元箱,姆个功率单元箱包括整流逆变电路和旁路保护电路，每个単元箱都可以互为冗余热备；所述的控制柜由DSP2812数字处理器连接FPGA芯片，采用光纤与功率单元连接通信，并与上位机和PLC可编程控制器连接通信，实现模拟量的输入或输出。本技术的优点及有益效果本技术采用多个冗余功率単元箱热备级联的方式，控制部分采用DSP高速数字处理器应用SPWM调制算法，实现了输出单相频率电压可调的正弦电源。系统正常运行吋，级联单元箱处于冗余运行的状态，级联回路上有若干个处于工作状态的单元箱和若干个处于热备用状态的冗余単元箱，一旦处于工作状态的功率単元箱出现故障后，系统可立即旁路故障単元箱并把冗余単元箱投入工作状态，这样可以保证整个系统输出的稳定性，大大提高了系统的可靠性。附图说明图1是本技术电原理框图。图2是功率单元箱电原理图。具体实施方式由图1、2可知，本技术所述的用于中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式冗余电源，其特点包括移相变压器柜A、功率単元箱逆变柜B和控制柜C，其中所述的移相变压器柜A次级有多个低压绕组，每个低压绕组相互错位ー个角度，各移相绕组分别为相应的功率単元供电；所述的功率单元箱逆变柜B中包括至少两个功率单元箱,姆个功率单元箱包括整流电路、逆变电路、储能滤波电容、旁路保护电路，每个単元箱都可以互为冗余热备；正常运行时，级联回路上有若干个处于工作状态的单元箱和若干个处于热备用状态的冗余単元箱，一旦处于工作状态的功率単元箱出现故障后，系统可立即旁路故障単元箱并把冗余单元箱投入工作状态；所述的控制柜C由DSP2812数字处理器连接FPGA芯片，采用光纤与功率单元连接通信，并与上位机和PLC可编程控制器连接通信，实现模拟量的输入与输出、开关量的输入或输出、參数的给定、设备的控制。本技术所述的功率单元箱内的整流逆变电路包括由ニ极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流三相全桥，由电容C1、C2组成的储能滤波电容组。本技术所述的功率单元箱整流逆变电路包括由绝缘栅双极型晶体管IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的逆变器。本技术所述的功率単元箱旁路保护电路包括电容C4和电阻R3构成的RC电路，通过晶闸管Dll的控制极TRGN和TRGP控制晶闸管Dll来进行功率単元箱旁路保护及工作热备切换。本技术的工作原理本技术所述的用于中间包电磁感应恒温(低过热度)精炼系统的级联式冗余电源，主要由ー个开关柜，可实现进线出线电压的接通与切断；ー个移相变压器柜，用于将ー个高压电源分解为若干个相互错位一定角度的低压电源，由于绕组相互错位一定的角度差，使电网侧谐波污染小，功率因数高，无需功率因数补偿及谐波抑制装置；功率単元箱逆变柜，其中包含多个功率単元箱，每个功率単元箱为基本的交-直-交単相逆变电路，整流侧为ニ极管三相全桥，通过IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到単相交流输出，通过级联的方式对每个功率単元箱的PWM波形进行重组，可得到阶梯正弦PWM波形；控制拒，主要由DSP高速数字处理器、FPGA、单片机、PLC控制器、人机操作界面等共同組成。主控制器采用DSP2812，主要完成功能有①完成错位移相SPWM脉冲的实时计算，将计算数据实时传给FPGA 与功率单元通信，控制功率单元的工作，控制功率单元在工作和热备状态之间切換，并实时传输功率単元的运行状态，采用光纤通讯技术，低压部分和高压部分通过光纤完全可靠隔离，系统具有极高的可靠性与上位机通信，实现对整个系统的监控与西门子S7-300系列PLC通信，实现系统开入开出信号的传递，检测及控制系统“启动”、“停止”等按键及完成相应的功能实现模拟量(电压、电流、温度等)的输入输出。图1以6个功率単元箱串联为例，给出了基于DSP级联式中频感应加热电源原理图。功率単元箱结构如图2所示，主要由ー个整流三相全桥，用于将交流电整流为直流电；ー个储能滤波电容组，用于能量交换与滤波；一个逆变器，用于产生频率和电流可控的交流电源；一个旁路保护及工作热备切換电路，C4和R3构成RC电路，用于减小可控硅两端的dv/dt，R4和R5用来在保持可控硅两端电压和直流母线一致，功率単元正常工作吋，Dll处于关断状态，当需要旁路切换到热备状态时，通过晶闸管Dll的控制极TRGN、TRGP输入闻电平使晶闸管Dll导通。本技术所述的实施例仅仅是对本技术的优选实施方式进行的描述，并非对本技术构思和范围进行限定，在不脱离本技术设计思想的前提下，本领域中エ程技术人员对本技术的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本技术的保护范围，本技术请求保护的
技术实现思路
，已经全部记载在权利要求书中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中间包电磁感应恒温精炼系统的级联式冗余电源，其特征在于包括：移相变压器柜（A）、功率单元箱逆变柜（B）和控制柜（C），其中：所述的移相变压器柜（A）次级有至少两个低压绕组，每个低压绕组相互错位一个角度,各移相绕组分别为相应的功率单元供电；所述的功率单元箱逆变柜（B）中包括至少两个功率单元箱，每个功率单元箱包括整流逆变电路和旁路保护电路，每个单元箱都可以互为冗余热备；正常运行时，级联回路上有若干个处于工作状态的单元箱和若干个处于热备用状态的冗余单元箱，一旦处于工作状态的功率单元箱出现故障后，系统可立即旁路故障单元箱并把冗余单元箱投入工作状态；所述的控制柜（C）由DSP2812数字处理器连接FPGA芯片，采用光纤与功率单元连接通信，控制功率单元工作热备状态的切换，并与上位机和PLC可编程控制器连接通信，实现模拟量的输入或输出、开关量的输入或输出、参数的给定、设备的控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于中间包电磁感应恒温精炼系统的级联式冗余电源，其特征在于包括移相变压器柜(A)、功率单元箱逆变柜(B)和控制柜(C)，其中所述的移相变压器柜(A)次级有至少两个低压绕组，每个低压绕组相互错位一个角度，各移相绕组分别为相应的功率单元供电；所述的功率单元箱逆变柜(B)中包括至少两个功率单元箱,每个功率单元箱包括整流逆变电路和旁路保护电路，每个单元箱都可以互为冗余热备；正常运行时，级联回路上有若干个处于工作状态的单元箱和若干个处于热备用状态的冗余单元箱，一旦处于工作状态的功率单元箱出现故障后，系统可立即旁路故障单元箱并把冗余单元箱投入工作状态；所述的控制柜(C)由DSP2812数字处理器连接FPGA芯片，采用光纤与功率单元连接通信，控制功率单元工作热备状态的切换，并与上位机和PLC可编程控制器连接通信，实现模拟量的输入或输出、开关量的输入或输出、参数的给...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻国强，董湘凌，向新星，刘佳男，
申请(专利权)人：湖南中科电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：