[發(fā)明專利]電磁攪拌變頻電源故障停機(jī)保護(hù)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011145303.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN112421575A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪亮;鄒志強(qiáng);唐賽;朱晶亮;肖紅;陳浪;劉勇;付昊東;王文宇;袁鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南中科電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02H7/12
• 分類號(hào): H02H7/12;H05K7/20
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);劉冬

本發(fā)明提供一種電磁攪拌變頻電源故障停機(jī)保護(hù)方法及裝置。所述電磁攪拌變頻電源包括依次連接的交流接觸器、三相橋式整流器、三相全橋逆變器，三相全橋逆變器的每個(gè)橋臂上均設(shè)置有兩個(gè)同向串聯(lián)且分別位于上橋臂、下橋臂的第一IGBT、第二IGBT，第i個(gè)橋臂的第一IGBT、第二IGBT相互連接形成電磁攪拌變頻電源的第i個(gè)橋臂的逆變輸出，i=1,2,3；所述故障停機(jī)保護(hù)方法包括：若電磁攪拌變頻電源發(fā)生短路故障、過流故障、過壓故障中的任一個(gè)故障，則為各個(gè)第一IGBT的控制端提供第一電平，且向各個(gè)第二IGBT的控制端提供第二電平，所述第一電平、第二電平分別為高電平、低電平或分別為低電平、高電平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變頻電源在故障情況下非正常停機(jī)保護(hù)方法，具體涉及一種針對(duì)像帶電磁攪拌器等重電感性負(fù)載的電磁攪拌專用變頻電源在短路、過流、過壓等緊急故障停機(jī)保護(hù)方法及裝置。

背景技術(shù)

電磁攪拌專用變頻電源隸屬于變頻器領(lǐng)域，主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖1所示,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通用電壓型變頻器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同,都是采用AC-DC-AC主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(前端采用二極管的不可控整流，后端采用三個(gè)全橋臂IGBT逆變)。

對(duì)于電磁攪拌變頻電源的故障：

(1)短路故障是指IGBT數(shù)字驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)核檢測(cè)到IGBT的集電極和發(fā)射級(jí)之間電壓V_CE超過某一個(gè)閾值；

(2)過流故障是指電磁攪拌器負(fù)載發(fā)生相間短路或?qū)Φ囟搪罚?/p>

(3)過壓故障是指電磁攪拌變頻電源中的儲(chǔ)能電容單元中的電容兩端電壓超過預(yù)設(shè)電壓閾值。

電磁攪拌器負(fù)載需要二相或三相幾百安培甚至上千安培的低頻(1-16Hz)交流電流給予供電，因?yàn)殡姶艛嚢杵餍枰鬟^如此大的電流，因而在電磁攪拌器線圈產(chǎn)生巨大的熱量,所以電磁攪拌器中的線圈冷卻一般采用水循環(huán)冷，盡管攪拌器線圈要求采用純潔水冷卻，但往往使用現(xiàn)場(chǎng)的水很難達(dá)到高度純凈水的要求，水中的水雜質(zhì)和重金屬含量都還比較高，因此經(jīng)常造成電磁攪拌器電源出現(xiàn)過流等緊急故障；而且電磁攪拌器為重電感性負(fù)載，盡管通以低頻交流電源供電工作，但功率因數(shù)仍然不高大約只有30％左右，電磁攪拌變頻電源在緊急故障停機(jī)沒有經(jīng)歷軟關(guān)機(jī)流程，緊急停機(jī)后電磁攪拌器會(huì)把線圈中電感中的能量重新回饋給電解電容，在回饋能量時(shí)為了防止電解電容過壓而擊穿損壞 IGBT功率器件和電解電容，主電路增加一個(gè)能量消耗回路，當(dāng)直流母線儲(chǔ)能電解電容電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，開啟IGBT7，電解電容的能量經(jīng)電阻R3和IGBT7形成回路，傳統(tǒng)的電磁攪拌變頻電源主電路如下圖1所示。

電磁攪拌器作為一種感性負(fù)載，當(dāng)電磁攪拌器變頻電源出現(xiàn)緊急故障時(shí)，此時(shí)變頻電源立即停止輸出，不存在像正常停機(jī)的軟關(guān)機(jī)過程，與此同時(shí)電磁攪拌器中線圈存儲(chǔ)的能量需要泄放回路用于釋放線圈中能量，傳統(tǒng)的方式為封鎖逆變部分上橋臂和下橋臂所有IGBT，這樣線圈中的能量只能從IGBT 反并聯(lián)的二極管續(xù)流給電解電容充電，當(dāng)電解電容中的電壓值達(dá)到設(shè)定的過壓閾值時(shí)，開通泄放 IGBT7讓電解電容中能量在電阻R3中消耗，電阻發(fā)熱造成巨大的熱量釋放，長(zhǎng)期頻繁釋放容易造成變頻電源柜內(nèi)溫度升高，嚴(yán)重降低變頻電源柜內(nèi)主要電子元器件的正常壽命，并且因?yàn)樵黾恿诵狗?IGBT和泄放電阻，也會(huì)增大變頻電源的體積，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度，而且還需要為泄放電阻增加一套散熱系統(tǒng)，增加了變頻電源散熱系統(tǒng)的復(fù)雜性；另外一種不需要使用增加泄放電阻R3和泄放IGBT7 的方法即采用PWM整流，當(dāng)電解電容達(dá)到過壓閾值時(shí)，讓前端PWM整流部分工作于有源逆變狀態(tài)，將電解電容里面能量回饋給電網(wǎng)，該方式盡管不要泄放電阻和泄放IGBT，沒有熱量釋放和增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，但是需要在主電源的進(jìn)線端增加進(jìn)線電感L_a、L_b、L_c以及將不控整流的二極管換成PWM 整流的IGBT，大大增加系統(tǒng)的硬件成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性，如圖2所示。