專利名稱：高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力傳動(dòng)領(lǐng)域的變流驅(qū)動(dòng)技術(shù)，特別涉及一種由高壓 供電的網(wǎng)側(cè)低諧波注入、并帶工頻降壓?jiǎn)?dòng)應(yīng)急冗余旁路的大功率低壓變頻傳 動(dòng)成套裝置。
技術(shù)背景
變頻傳動(dòng)技術(shù)在近年來(lái)得到了飛速發(fā)展，但是250KW以上功率等級(jí)范圍， 變頻傳動(dòng)的推廣應(yīng)用，還是受到如下關(guān)鍵因素的制約
一、 雖然對(duì)于690V電壓等級(jí)以下的低壓變頻器，目前其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù) 都已技術(shù)相當(dāng)成熟，但如果直接采用6脈波輸入通用型低壓變頻器，那么變頻 器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的大量低次諧波(主要是5、 7、 11、 13次)將通過(guò)變頻器的電 源輸入端注入低壓電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)低壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生危害；變頻器容量越 大，這種危害越嚴(yán)重。當(dāng)然，也可以采取額外增加的消諧環(huán)節(jié)(如投運(yùn)無(wú)源/ 有源電力濾波裝置)來(lái)消減這種危害，但這不僅增加了電力用戶的資金投入， 也使用電單位低壓電網(wǎng)復(fù)雜化，不是理想完善的系統(tǒng)解決方法。
二、 如果直接采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，與成熟可靠的低壓變頻傳動(dòng)技術(shù)相 對(duì)而言，高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品由于其整體裝置技術(shù)工藝復(fù)雜，并在高電壓環(huán)境下 運(yùn)行的特征，不可避免的存在著成本高和運(yùn)行可靠性低的缺點(diǎn)，制約著高壓變 頻器的大范圍應(yīng)用。
現(xiàn)實(shí)電動(dòng)機(jī)的耗電量占整個(gè)電網(wǎng)耗電量的2/3強(qiáng)，其中功率段在 250-800KW容量范圍的電動(dòng)機(jī)的在用總?cè)萘坑终既侩妱?dòng)機(jī)在用總?cè)萘康?/3 強(qiáng)；而占一半以上數(shù)量的此功率段電動(dòng)機(jī)，可以采用變頻調(diào)速技術(shù)達(dá)到節(jié)能運(yùn) 行的目的。所以在250-800KW功率段范圍內(nèi)，尋求一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)性良好的變 頻調(diào)速技術(shù)方案，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中節(jié)能降耗有著深遠(yuǎn)意義
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決上述傳統(tǒng)中功率段變頻調(diào)速應(yīng)用的限制，而提供了 一 種比較完整的解決方案，即高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝 置，其具有系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、 一次投資少，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高的特點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下
高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝置，該裝置包括一高壓 供電變壓器和一低壓變頻器，所述高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有數(shù) 個(gè)獨(dú)立低壓繞組，所述各相低壓繞組采用不同的組別聯(lián)結(jié)接法，并與低壓變頻 器相應(yīng)的輸入整流單元相連結(jié)構(gòu)成變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
所述裝置還包括保護(hù)和切換開(kāi)關(guān)，且與高壓供電變壓器的低壓繞組相聯(lián)接 構(gòu)成被驅(qū)動(dòng)低壓電動(dòng)機(jī)的工頻冗余運(yùn)行系統(tǒng)。其提供了獨(dú)立于裝置變頻驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)之外的工頻降壓?jiǎn)?dòng)、全壓運(yùn)行的冗余運(yùn)行環(huán)節(jié)，提高了裝置運(yùn)行的可靠性。
所述高壓供電變壓器為采用6-10KV高壓供電的變壓器。 所述高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有2到3個(gè)獨(dú)立低壓繞組。 所述各相低壓繞組采用的組別聯(lián)結(jié)接法為Y型或A型或Z型。與變頻器 的輸入整流單元相連接組成多脈波變頻器整流輸入單元，從而從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上保 證實(shí)現(xiàn)了對(duì)5、 7次特征低次諧波的消減。
根據(jù)上述技術(shù)方案得到的本實(shí)用新型利用6-10KV高壓供電變壓器，實(shí)現(xiàn) 高壓供電和被驅(qū)動(dòng)低壓電動(dòng)機(jī)之間電壓等級(jí)的變換；同時(shí)，利用變壓器低壓繞 組的不同組別的連接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸入整流器由傳統(tǒng)3相6脈波整流， 升級(jí)變換至6相12脈波整流或等效12脈波整流，使通過(guò)變壓器高壓側(cè)注入到 公用電網(wǎng)的5、 7次諧波得以基本消除。
本實(shí)用新型還利用高壓供電變壓器2個(gè)以上的低壓側(cè)繞組自然形成不同的 等級(jí)的電壓輸出，輔以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和切換開(kāi)關(guān)，可以以比較經(jīng)濟(jì)可靠的方法， 對(duì)被驅(qū)動(dòng)功率相對(duì)較大的低壓電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)工頻供電情況下的分級(jí)降壓 啟動(dòng)，以減少電動(dòng)機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械和電氣沖擊；由此也比較完美的使 中大容量的變頻驅(qū)動(dòng)低壓電動(dòng)機(jī)，在應(yīng)急情況下實(shí)現(xiàn)工頻冗余運(yùn)行。
本實(shí)用新型采用技術(shù)成熟可靠，且采用相對(duì)成本較低、技術(shù)成熟可靠的低 壓變頻設(shè)計(jì)方案，并輔以多脈波整流輸入諧波消除技術(shù)，以簡(jiǎn)單可靠實(shí)用和低 成本的方法，實(shí)現(xiàn)了通用型低壓變頻器在大功率(250-800KW)段的應(yīng)用。本實(shí)用新型充分利用高壓供電變壓器低壓側(cè)多繞組自然形成的多級(jí)電壓 輸出，以相對(duì)簡(jiǎn)潔可靠和低成本的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)被驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶降壓?jiǎn)?動(dòng)環(huán)節(jié)的工頻冗余運(yùn)行。使其可適用于在現(xiàn)實(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中有著大量應(yīng)用
需求的中功率段(250-800KW)的變頻節(jié)能中推廣和應(yīng)用，具有低成本投入、 低維護(hù)成本、高可靠性、低諧波注入等特點(diǎn)，是一種具有良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的中 功率段(250-800KW)變頻應(yīng)用的解決方案。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
圖1為12脈波低諧波注入的成套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為12脈波低諧波注入的成套裝置中變壓器的繞組聯(lián)接的示意圖。
圖3為12脈波低諧波注入的成套裝置中變頻器輸入單元的示意圖。
圖4為等效12脈波低諧波注入的成套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為等效12脈波低諧波注入的成套裝置中變壓器的繞組聯(lián)接的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型為了解決傳統(tǒng)中功率段變頻調(diào)速應(yīng)用的限制，所采用的設(shè)計(jì)方 案為利用6-10KV高壓供電變壓器，實(shí)現(xiàn)高壓供電和低壓負(fù)載之間的電壓變
換，同時(shí)，利用變壓器低壓繞組的不同組別的連接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸入整
流器由傳統(tǒng)3相6脈波整流，升級(jí)變換至6相12脈波整流或等效12脈波整流， 使通過(guò)變壓器高壓側(cè)注入到公用電網(wǎng)的5、 7次諧波得以基本消除。 基于上述的設(shè)計(jì)思想，本實(shí)用新型的具體方案是
使得6-10KV的高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有2到3個(gè)獨(dú)立低 壓繞組，且各相低壓繞組采用不同的組別聯(lián)結(jié)接法，并與低壓變頻器相應(yīng)的輸 入整流單元相連結(jié)形成構(gòu)成變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本實(shí)用新型中變壓器的各相低壓繞組采用的組別聯(lián)結(jié)接法可為Y型或A 型或Z型。與變頻器的輸入整流單元相連接組成多脈波變頻器整流輸入單元，
5從而從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上保證實(shí)現(xiàn)了對(duì)5、 7次特征低次諧波的消減。
同時(shí)變壓器的低壓繞組還與由相應(yīng)的保護(hù)和切換開(kāi)關(guān)組成工頻降壓?jiǎn)?dòng)
回路，構(gòu)成獨(dú)立于裝置中變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之外的工頻降壓?jiǎn)?dòng)冗余運(yùn)行環(huán)節(jié)，提
高了裝置運(yùn)行的可靠性。
根據(jù)上述得到的成套裝置利用變壓器2個(gè)以上的低壓側(cè)繞組自然形成不同
的電壓輸出，輔以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和切換開(kāi)關(guān)，可以以比較經(jīng)濟(jì)可靠的方法，實(shí)現(xiàn)
對(duì)被驅(qū)動(dòng)功率相對(duì)較大的低壓電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)工頻供電情況下的分級(jí)降壓?jiǎn)?dòng)，
以減少電動(dòng)機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械和電氣沖擊；由此也比較完美的使中大容
量變頻驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在應(yīng)急情況下實(shí)現(xiàn)工頻冗余運(yùn)行。 實(shí)施例一
如圖1和圖2所示，其給出了高壓供電12脈波低壓大功率變頻成套裝置 的設(shè)計(jì)方案和變壓器連接組別的設(shè)計(jì)方案。
參見(jiàn)圖l，其中包括四繞組變壓器l， 12脈波輸入低壓大功率變頻器4， 低壓快速熔斷器隔離組QF1 QF2，保護(hù)用低壓斷路器QF11 QF12，以及切換 用低壓接觸器KM1 KM3。
其中四繞組變壓器1的輸入端通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)/保護(hù)柜2接入6 10KV的高 壓電源3。變壓器的高壓繞組為AH，低壓輸出端設(shè)有繞組AL、 YL、以及2YL。
如圖2所示，繞組AH為高壓6-10KV—次繞組，外接6-10KV的高壓P; 繞組AL和YL分別為二次低壓繞組，其接法分別為A型和Y型，分別通過(guò)低 壓快速熔斷器隔離組QF1 QF2接入變頻器4中二組串聯(lián)接法的三相整流橋， 即成為12脈波整流輸入A、 B (如圖3所示)，可以基本消除高壓網(wǎng)側(cè)輸入電 流中的5、 7次諧波分量。
同時(shí)二次低壓繞組YL和2YL，又分別作為被驅(qū)動(dòng)低壓大功率電機(jī)5工頻 旁路運(yùn)行時(shí)的降壓?jiǎn)?dòng)電源Wl和全壓運(yùn)行電源W，其分別通過(guò)與保護(hù)用低壓 斷路器QF11 QF12，以及切換用低壓接觸器KM1 KM3聯(lián)接構(gòu)成了獨(dú)立的 工頻二級(jí)降壓?jiǎn)?dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。
實(shí)施例二
如圖4和圖5所示，其為高壓供電等效12脈波低壓大功率變頻成套裝置 的設(shè)計(jì)方案和相應(yīng)的變壓器連接組別設(shè)計(jì)方案。其包括三繞組變壓器ll， 6脈波輸入低壓大功率變頻器14、低壓快速熔斷器隔離組QF3、保護(hù)用低壓斷路 器QF13、切換用低壓接觸器KM4 KM5、以及高壓開(kāi)關(guān)/保護(hù)柜12。
三繞組變壓器11的輸入端通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)/保護(hù)柜12接入6 10KV的高壓 電源13。變壓器ll的低壓輸出端設(shè)有2組繞組，通過(guò)低壓快速熔斷器隔離組 QF3與6脈波輸入低壓大功率變頻器14相接，形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
如圖5所示為三繞組變壓器11的各相繞組連接方式，其中AH1為高壓 6-10KV—次繞組，外接6-10KV的高壓P ; 2組二次低壓繞組ZL采用Z型連 接，其輸出端A1與變頻器三相輸入端連接后，其2組二次低壓繞組中的5、 7 次諧波分量，在高壓側(cè)得以抵消，形成等效于12脈波輸入的網(wǎng)側(cè)諧波消減效 果。
同時(shí)Z型連接繞組的中點(diǎn)W2輸出電壓和端部W3輸出電壓，又分別作為 被驅(qū)動(dòng)低壓大功率電機(jī)15工頻旁路運(yùn)行時(shí)的降壓?jiǎn)?dòng)電源和全壓運(yùn)行電源； 其通過(guò)與保護(hù)用低壓斷路器QF13和切換用低壓接觸器KM4 KM5連接，構(gòu)成 獨(dú)立的工頻二級(jí)降壓?jiǎn)?dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神 和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū) 及其等效物界定。
權(quán)利要求1、高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝置，其特征在于，所述裝置包括一高壓供電變壓器和一低壓變頻器，所述高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有數(shù)個(gè)獨(dú)立低壓繞組，所述各相低壓繞組采用不同的組別聯(lián)結(jié)接法，并與低壓變頻器相應(yīng)的輸入整流單元相連結(jié)構(gòu)成變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成 套裝置，其特征在于，所述裝置還包括保護(hù)和切換開(kāi)關(guān)，且相應(yīng)連接組成工頻降壓?jiǎn)?dòng)回路；并與高壓供電變壓器的低壓繞組相聯(lián)接，構(gòu)成被驅(qū)動(dòng)低壓電動(dòng) 機(jī)的工頻冗余運(yùn)行系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝置，其特征在于，所述高壓供電變壓器高壓電源側(cè)采用6-10KV供電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳 動(dòng)成套裝置，其特征在于，所述高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有2到 3個(gè)獨(dú)立低壓繞組。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成 套裝置，其特征在于，所述各相低壓繞組采用的組別聯(lián)結(jié)接法為Y型或A型或 Z型。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了高壓供電低諧波注入的大功率低壓變頻傳動(dòng)成套裝置，該裝置包括一高壓供電變壓器和一低壓變頻器，所述高壓供電變壓器的低壓輸出側(cè)的每相設(shè)有數(shù)個(gè)獨(dú)立低壓繞組，所述各相低壓繞組采用不同的組別聯(lián)結(jié)接法，并與低壓變頻器相應(yīng)的輸入整流單元相連結(jié)構(gòu)成變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用技術(shù)成熟可靠，且相對(duì)成本較低的通用型低壓變頻設(shè)計(jì)方案，并輔以多脈波整流輸入網(wǎng)側(cè)諧波消除技術(shù)，以簡(jiǎn)單可靠實(shí)用和低成本的方法，實(shí)現(xiàn)了通用型低壓變頻器在大功率(250-800KW)段的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02P1/28GK201378825SQ20092006975
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者朱建明 申請(qǐng)人:上海晶成電氣有限公司