專利名稱：串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種串級(jí)調(diào)速裝置，特別是指串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
在礦山、冶金、化工、石油、建材等工業(yè)部門和水廠、電廠大量使用高壓的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)和攪拌機(jī)等，這些機(jī)械功率都在幾百千瓦以上，有的高達(dá)數(shù)千甚至上萬千瓦，它們消耗的電能是非?？捎^的。這類機(jī)械大多采用恒速交流傳動(dòng)，而以擋板、閥門或空放回流的辦法進(jìn)行輸出量的調(diào)節(jié)，白白損失大量的電能。另外，高壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流及對(duì)繞組的過大電磁力很容易導(dǎo)致定子繞組接頭開焊、轉(zhuǎn)子鼠籠斷條等。隨著電網(wǎng)對(duì)機(jī)組深調(diào)峰、甚至兩班制運(yùn)行要求的提高，大型風(fēng)機(jī)將經(jīng)常運(yùn)行在低負(fù)荷區(qū)并頻繁啟停。因此，急需一種能提高電動(dòng)機(jī)壽命的調(diào)速裝置。但由于電力半導(dǎo)體器件容量的限制，普通的變頻調(diào)速裝置不能簡(jiǎn)單的應(yīng)用于高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中。
目前應(yīng)用較多的是采用串級(jí)調(diào)速實(shí)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，串級(jí)調(diào)速電機(jī)具有效率高、諧波污染小、壽命長(zhǎng)、節(jié)能效果好的優(yōu)點(diǎn)。串級(jí)調(diào)速裝置主電路一般采用無升壓電路的直接整流逆變方式或采用升壓電路和逆變電路結(jié)合的整流—升壓—逆變電路。兩種電路都存在一個(gè)問題那就是當(dāng)逆變側(cè)發(fā)生瞬時(shí)停電故障或交流電源電壓太低時(shí)，逆變可控硅會(huì)因?yàn)槟孀兘涣麟妷禾投豢申P(guān)斷，造成逆變短路；如果此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速上，就有可能在轉(zhuǎn)子繞組中造成很大的沖擊電流，這個(gè)沖擊電流有可能損壞整流二極管和逆變可控硅器件。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足提供一種可靠性高的串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路，以克服現(xiàn)有串級(jí)調(diào)速裝置主電路逆變側(cè)發(fā)生瞬時(shí)停電故障或交流電源電壓太低時(shí)，整流二極管和逆變可控硅易被沖擊電流損壞的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是在串級(jí)調(diào)速裝置整流電路直流輸出負(fù)母線與逆變電路直流輸入電源負(fù)母線之間串接有保護(hù)電路，該保護(hù)電路在串級(jí)調(diào)速裝置正常工作時(shí)處于低阻狀態(tài)，當(dāng)逆變電路發(fā)生瞬時(shí)停電或交流電源電壓太低時(shí)，呈現(xiàn)較大的電阻，并同時(shí)封鎖升壓型串級(jí)調(diào)速裝置的升壓半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖，將強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖送入逆變可控硅門極。
上述串級(jí)調(diào)速裝置的瞬時(shí)停電保護(hù)電路中，所述保護(hù)電路由功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路、功率電阻、續(xù)流二極管、吸收電路、功率半導(dǎo)體開關(guān)組成，功率電阻、續(xù)流二極管、吸收電路、功率半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)聯(lián)接，其中續(xù)流二極管的陰極與功率半導(dǎo)體開關(guān)的漏極相連的一端接到串級(jí)調(diào)速裝置逆變橋的直流負(fù)母線，另一端接到串級(jí)調(diào)速裝置整流電路直流輸出負(fù)母線，半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的輸入端分別接逆變交流電壓信號(hào)、逆變直流電流信號(hào)，其輸出端接功率半導(dǎo)體開關(guān)控制端。
上述串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路中，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路由電壓/電流檢測(cè)電路、第一RS觸發(fā)器、第一延時(shí)電路、第二延時(shí)電路、第二RS觸發(fā)器、或非邏輯電路組成，電壓/電流檢測(cè)電路輸入信號(hào)為串級(jí)調(diào)速裝置逆變交流電壓和逆變直流電流，其輸出接第一RS觸發(fā)器S端，用于輸出逆變交流電壓和逆變直流電流的檢測(cè)信號(hào)；第一RS觸發(fā)器的S端、R端分別與電壓/電流檢測(cè)電路、第一延時(shí)電路相接，其輸出端接第一延時(shí)電路；第一延時(shí)電路的輸入端、輸出端分別接第一RS觸發(fā)器的輸出端、R端，用于將第一RS觸發(fā)器輸出的高電平信號(hào)進(jìn)行延時(shí)；第二延時(shí)電路的輸入端、輸出端分別接第一RS觸發(fā)器的輸出端、第二RS觸發(fā)器的S端，用于將第一RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)延時(shí)；第二RS觸發(fā)器的R端、S端分別接復(fù)位信號(hào)、第二延時(shí)電路的輸出信號(hào)，其輸出端接或非邏輯電路；或非邏輯電路的兩個(gè)輸入端分別接第一RS觸發(fā)器、第二RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端接功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制端。
本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)方案，當(dāng)串級(jí)調(diào)速裝置逆變側(cè)發(fā)生瞬時(shí)停電故障或交流電源電壓太低時(shí)，功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路使功率半導(dǎo)體開關(guān)截止，功率電阻投入，同時(shí)升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖被封鎖，強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖被送入逆變電路可控硅門極，使整流二極管和逆變可控硅中不會(huì)出現(xiàn)過電流，保證整流二極管和逆變可控硅不會(huì)被損壞，當(dāng)瞬時(shí)停電過去后裝置可自動(dòng)恢復(fù)到串級(jí)調(diào)速正常運(yùn)行狀態(tài)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步的說明。


圖1是本實(shí)用新型的在無升壓變換的串級(jí)調(diào)速裝置主電路中的接線圖。
圖2是本實(shí)用新型的在有升壓變換的串級(jí)調(diào)速裝置主電路中的接線圖。
圖3是本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的框圖。
圖4是本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的實(shí)施電路原理圖圖5是本實(shí)用新型的功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的邏輯時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖2，圖中的功率半導(dǎo)體開關(guān)S及其吸收電路、二極管DL和功率電阻R、功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路組成串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路。
參見圖3，功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路由電壓/電流檢測(cè)電路1、第一RS觸發(fā)器2、第一延時(shí)器3、第二延時(shí)器4、第二RS觸發(fā)器5和或非邏輯電路6組成。電壓/電流檢測(cè)電路1輸入信號(hào)為串級(jí)調(diào)速裝置逆變交流電壓和逆變直流電流，輸出為一個(gè)表征輸入信號(hào)高或低于某個(gè)設(shè)定值的邏輯信號(hào)ULS0，當(dāng)任一相逆變交流電壓低于電壓設(shè)定值或逆變直流電流高于電流設(shè)定值時(shí)，ULS0變高電平，否則，為低電平；第一RS觸發(fā)器1輸入信號(hào)為ULS0和一個(gè)復(fù)位信號(hào)RST1，輸出信號(hào)為瞬時(shí)停電信號(hào)ULS1，ULS1與ULS0和RST1的邏輯關(guān)系為ULS0＝0，RST1＝0時(shí)，ULS1保持原來狀態(tài)；ULS0＝1時(shí)，ULS1＝1；ULS0＝0，RST1＝1時(shí)，ULS1＝0。第一延時(shí)器3輸入信號(hào)為ULS1，輸出信號(hào)為復(fù)位信號(hào)RST1，當(dāng)ULS1變高電平時(shí)，延時(shí)設(shè)定的時(shí)間后RST1變高；當(dāng)ULS1變低電平時(shí)，RST1立刻變低電平。第二延時(shí)器4輸入信號(hào)為ULS1，輸出信號(hào)為ULS2，當(dāng)ULS1變高電平時(shí)，延時(shí)設(shè)定的時(shí)間后ULS2變高；當(dāng)ULS1變低電平時(shí)，ULS2立刻變低電平。第二RS觸發(fā)器5輸入信號(hào)為ULS2和一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)RST，輸出信號(hào)為表征裝置逆變交流電源停電的故障信號(hào)UP，UP與ULS2和RST的邏輯關(guān)系為ULS2＝0，RST＝0時(shí)，UP保持原來狀態(tài)；ULS2＝1時(shí)，UP＝1；ULS2＝0，RST＝1時(shí)，UP＝0。或非邏輯電路輸入信號(hào)為ULS1和UP，輸出為功率半導(dǎo)體開關(guān)門極驅(qū)動(dòng)邏輯信號(hào)PDRV，PDRV與ULS1和UP的邏輯關(guān)系是PDRV等于ULS1或UP后的反邏輯；PDRV為低電平時(shí)，使所述的功率半導(dǎo)體開關(guān)截止，并同時(shí)封鎖升壓型串級(jí)調(diào)速裝置的升壓半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖、將強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖送入逆變可控硅門極；PDRV為高電平時(shí)，使所述的功率半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，同時(shí)解除升壓型串級(jí)調(diào)速裝置的升壓半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖的封鎖、將正常逆變驅(qū)動(dòng)脈沖送入逆變可控硅門極。第二延時(shí)器4延遲時(shí)間大于第一延時(shí)延時(shí)器3的延時(shí)時(shí)間。
圖4是功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的實(shí)施電路原理圖。圖中，UA/-UA、UB/-UB、UC/-UC為檢測(cè)到的串級(jí)調(diào)速裝置逆變?nèi)嘟涣麟妷?，ID為逆變直流電流檢測(cè)信號(hào)；U1A、U1B、U1C、U2A、U2B、U3、U4、U5等及其輔助元件構(gòu)成電壓/電流檢測(cè)電路，其輸出信號(hào)為ULS0。U6芯片中的RS觸發(fā)器(S0/R0/Q0)構(gòu)成第一RS觸發(fā)器，RS觸發(fā)器(S2/R2/Q2)構(gòu)成第二RS觸發(fā)器，R22、R23、R24、R25、R26、N2、N3、C10構(gòu)成延時(shí)電路1，R27、D13、C11構(gòu)成延時(shí)電路2，U6A構(gòu)成或非邏輯電路。
圖5給出了功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的邏輯時(shí)序圖。T1時(shí)刻前逆變交流電壓正常，ULS1、ULS2、UP為低電平，PDRV為高電平，逆變驅(qū)動(dòng)脈沖和升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖正常工作。T1時(shí)刻逆變交流電壓下降到設(shè)定值以下，電壓檢測(cè)電路輸出信號(hào)ULS0變高電平，ULS1變高，PDRV同時(shí)變低，瞬時(shí)停電保護(hù)功率開關(guān)S截止，功率電阻R投入，同時(shí)升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖都被封鎖，強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖被送入逆變可控硅門極。到T2時(shí)刻時(shí)，由于在T2前逆變交流電壓已恢復(fù)正常，延時(shí)電路1輸出的RST1信號(hào)變高使ULS1變低，瞬時(shí)停電保護(hù)功率開關(guān)S導(dǎo)通，功率電阻R退出，同時(shí)升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖的封鎖被解除，正常逆變脈沖被送入逆變可控硅門極。T3時(shí)刻逆變交流電壓再次下降到設(shè)定值以下，電壓檢測(cè)電路輸出信號(hào)ULS0變高電平，ULS1變高，PDRV同時(shí)變低，瞬時(shí)停電保護(hù)功率開關(guān)S截止，功率電阻R投入，同時(shí)升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖都被封鎖，強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖被送入逆變可控硅門極。到T4時(shí)刻時(shí)，由于逆變交流電壓仍沒有恢復(fù)正常，延時(shí)電路2輸出的ULS2信號(hào)變高使UP變高，導(dǎo)致到T5時(shí)刻雖然逆變交流電壓已恢復(fù)正常，ULS1變低電平，但由于UP為高，使得PDRV仍保持低電平，瞬時(shí)停電保護(hù)功率開關(guān)S維持截止?fàn)顟B(tài)，升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖維持被封鎖狀態(tài)，逆變脈沖維持在強(qiáng)制導(dǎo)通脈沖狀態(tài)。只有逆變交流電壓正常，且外部復(fù)位信號(hào)RST變高電平后，UP信號(hào)才能變低，PDRV信號(hào)才能變高，瞬時(shí)停電保護(hù)功率開關(guān)S才導(dǎo)通，同時(shí)升壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖的封鎖才能被解除，正常逆變脈沖才能被送入逆變可控硅門極。
權(quán)利要求1.一種串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路，其特征在于在串級(jí)調(diào)速裝置整流電路直流輸出負(fù)母線與逆變電路直流輸入電源負(fù)母線之間串接有保護(hù)電路，該保護(hù)電路在串級(jí)調(diào)速裝置正常工作時(shí)處于低阻狀態(tài)，當(dāng)逆變電路發(fā)生瞬時(shí)停電或交流電源電壓太低時(shí)，呈現(xiàn)較大的電阻，并同時(shí)封鎖升壓型串級(jí)調(diào)速裝置的升壓半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖，將強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖送入逆變可控硅門極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路，其特征在于所述保護(hù)電路由功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路、功率電阻、續(xù)流二極管、吸收電路、功率半導(dǎo)體開關(guān)組成，所述功率電阻、續(xù)流二極管、吸收電路、功率半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)，其中續(xù)流二極管的陰極與功率半導(dǎo)體開關(guān)的漏極相連的一端接到串級(jí)調(diào)速裝置逆變橋的直流負(fù)母線，另一端接到串級(jí)調(diào)速裝置整流電路直流輸出負(fù)母線，半導(dǎo)體開關(guān)控制電路的輸入端分別接逆變交流電壓信號(hào)、逆變直流電流信號(hào)，其輸出端接功率半導(dǎo)體開關(guān)控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路，其特征在于所述功率半導(dǎo)體開關(guān)控制電路由電壓/電流檢測(cè)電路、第一RS觸發(fā)器、第一延時(shí)電路、第二延時(shí)電路、第二RS觸發(fā)器、或非邏輯電路組成，所述電壓/電流檢測(cè)電路輸入信號(hào)為串級(jí)調(diào)速裝置逆變交流電壓和逆變直流電流，其輸出接第一RS觸發(fā)器S端，用于輸出逆變交流電壓和逆變直流電流的檢測(cè)信號(hào)；第一RS觸發(fā)器的S端、R端分別與電壓/電流檢測(cè)電路、第一延時(shí)電路相接，其輸出端接第一延時(shí)電路；第一延時(shí)電路的輸入端、輸出端分別接第一RS觸發(fā)器的輸出端、R端，用于將第一RS觸發(fā)器輸出的高電平信號(hào)進(jìn)行延時(shí)；第二延時(shí)電路的輸入端、輸出端分別接第一RS觸發(fā)器的輸出端、第二RS觸發(fā)器的S端，用于將第一RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)延時(shí)；第二RS觸發(fā)器的R端、S端分別接復(fù)位信號(hào)、第二延時(shí)電路的輸出信號(hào)，其輸出端接或非邏輯電路；或非邏輯電路的兩個(gè)輸入端分別接第一RS觸發(fā)器、第二RS觸發(fā)器的輸出端，其輸出端接功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種串級(jí)調(diào)速裝置瞬時(shí)停電保護(hù)電路，在串級(jí)調(diào)速裝置整流電路直流輸出負(fù)母線與逆變電路直流輸入電源負(fù)母線之間串接由功率電阻、續(xù)流二極管、吸收電路、功率半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)組成的保護(hù)電路，該保護(hù)電路在串級(jí)調(diào)速裝置正常工作時(shí)處于低阻狀態(tài)，當(dāng)逆變電路發(fā)生瞬時(shí)停電或交流電源電壓太低時(shí)，呈現(xiàn)較大的電阻，并同時(shí)封鎖升壓型串級(jí)調(diào)速裝置的升壓半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖，將強(qiáng)制導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖送入逆變可控硅門極。使整流二極管和逆變可控硅中不會(huì)出現(xiàn)過電流，保證整流二極管和逆變可控硅不會(huì)被損壞，當(dāng)瞬時(shí)停電過去后裝置可自動(dòng)恢復(fù)到串級(jí)調(diào)速正常運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H7/122GK2652006SQ03248648
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者劉文輝, 劉文華 申請(qǐng)人:劉文輝, 劉文華