一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法

摘要

本发明公开了一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，高压变频器故障旁路无功补偿电路，包括变频器，变频器通过进线开关与电网连接，变频器的出线端依次通过三相电抗器、出线开关连接至电机；旁路开关的进线端与变频器进线开关的进线端连接，旁路开关的出线端与变频器出线开关的出线端连接。本发明的一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法可以保证高压变频器故障自动切换到工频运行之后，高压变频器装置能根据电机负载实时补偿无功，提升网侧功率因数，改善电能质量，从而最大化的提高了变频器的利用率及保证用户的效益最大化。

说明书

技术领域

本发明涉及高压变频器故障旁路控制领域，更具体的说，涉及一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法。

背景技术

随着高压变频器在电力、冶金、石油、化工等关系重大场合的节能技术广泛应用，对高压变频器的稳定性及节能效果提出了更高的要求。由若干个独立的功率单元串联的级联式高压变频器以其谐波小、单元可方便快速互换、可批量生产、维护方便等优点，受到了国内外各行业越来越多的青睐，显示出了广阔的推广前景。

单元级联式高压变频器的每一相都是由若干功率单元串联构成，整台用到的功率器件、检测器件众多，且前端还配置有一台多绕组隔离移相变压器，从而导致变频器整体故障点倍增。而高压变频器在使用的各个行业中带动的负载在整个生产过程中都是非常关键的一个环节，是不允许出现非停的，因此为了保证用户设备及生产的连续性及安全性，目前一般都采用现场配置自动或手动旁路柜的方案，即当高压变频器故障时，其立刻停机退出运行，并将负载电机自动或手动切换到工频运行，从而使得用户生产的连续性及安全性得到了保证。以上运用场合，负载电机工频运行时功率因数一般在0.7左右，且这些电机负载一般都需要长时间连续运行，中间不允许停机，从而无法对高压变频器进行故障排除处理，这样高压变频器很可能需要等一年或更长时间之后才能检修再次投运，这样变频器设备的利用效率较低，且与用户变频改造节能增效的初衷相违背。

发明内容

本发明的目的在于解决现有工频旁路方法不能为用户节能的问题，提供一种基于无功补偿的级联型高压变频器故障旁路方法，该旁路方法可以保证变频器故障旁路之后与负载电机并联，为负载补偿无功，从而将网侧功率因数由约0.7提升到0.99左右，并根据负载变化实时调节，从而在保证用户生产的连续性及安全性的前提下，使得用户的节能效益实现最大化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，高压变频器检测到故障后，判断故障类型，控制旁路开关，使变频器与负载电机并联，工作于无功补偿状态，提升网侧功率因数。

一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，其特征在于： 变频器通过进线开关与电网连接，变频器的出线端依次通过三相电抗器、出线开关连接至电机；旁路开关的进线端与变频器进线开关的进线端连接，旁路开关的出线端与变频器出线开关的出线端连接。

前述的一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，其特征在于：所述开关为真空断路器或接触器。

前述的一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，其特征在于：在所述进线开关与电网之间连接有电流采样CT。

一种基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，包括以下步骤：

1）高压变频驱动系统需要进行变频切换工频，或者高压变频器主控系统检测到故障，高压变频器立刻封锁输出脉冲，并判断是否为停机类故障（所述停机类故障包括驱动故障、通讯故障和单元控制电源故障）。若为停机类故障，立刻断开高压变频器进、出线开关，否则只断开高压变频器进线开关；

2）高压变频器主控系统发出合旁路开关命令，直接由电网给负载电机供电；

3）电机工频运行，高压变频器通过网侧电流、电压互感器采样检测电机进线电流及电网电压相位并锁相，锁相成功，并通过网侧电流判定电机工频稳定运行；

4）主控系统根据采样得到的电流及网侧电压相位计算出网侧无功功率，发出对应的无功补偿命令并通过光纤传送给所有的功率单元控制器，控制器通过控制功率单元逆变侧的IGBT，对电网进行无功补偿提升其功率因数，高压变频器工作于无功补偿状态；

5）主控系统巡检，检测到变频器停机类故障立刻封锁输出，并断开出线开关。

本发明的有益效果是：在长时间工频运行工况下，需要将变频切至工频，减少损耗；或者高压变频器故障旁路之后，高压变频器与负载电机并联，因此不会对电机的工频运行产生不良影响，即使高压变频器再次故障，也可安全的将变频器从切除，保证系统的安全性；高压变频器故障旁路之后，高压变频器作为无功补偿装置，可将网侧功率因数由约0.7提升到0.99左右，并自动根据负载变化实时调节，保证功率因数最高，从而使得用户的效益最大化，同时高压变频器的利用率也大大挺高。

附图说明

图1为现有高压变频器故障时的旁路电路结构图；

图2为本发明的电路结构图；

图3为本发明一个实施例流程图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述： 

如图1所示，为现有高压变频器配置自动旁路开关的结构图，高压变频器的输入通过进线开关QF1与电网连接，高压变频器输出通过出线开关QF2与负载电机连接，负载电机同时通过工频旁路开关QF3与电网连接。高压变频器正常运行时，进线开关QF1、出线开关QF2闭合，工频旁路开关QF3断开，由高压变频器给负载电机供电。当高压变频器故障时，高压变频器立刻封锁输出脉冲，并同时分断进、出线开关QF1和QF2，再合旁路开关QF3,由工频电源直接给电机供电，此时高压变频器完全退出工作。

如图2所示，为本发明的故障旁路后高压变频器工作于无功补偿的结构图，高压变频器输出先通过一个三相电抗器L与出线开关QF2连接，再连接到负载电机。同时高压变频器输入电流采样CT的位置转移到进线开关QF1前端的电网侧。高压变频器正常运行时与前述一样，这里不再重复描述。而当高压变频器检测到非停机类故障时，高压变频器立刻封锁输出脉冲，同时分断进线开关QF1，再合旁路开关QF3,将负载电机切换到电网工频运行。高压变频器的三相输出端通过三相电抗器L及出线开关QF2与电网仍保持连接，此时通过高压变频器所有功率单元的逆变回路构成一套无功补偿装置，为负载提供无功补偿，从而提升网侧功率因数。其具体实施流程如图3所示，步骤如下： 

1）高压变频器主控系统检测到故障，其故障包括输入过流、变压器过温、单元缺相、过压、输出过流等，变频器立刻封锁输出脉冲，并判断是否为停机类故障，若为停机类故障，立刻断开进、出线开关，否则只断开变频器进线开关，出线开关保持闭合；

2）高压变频器主控系统发出合旁路开关命令，将负载电机切换到工频，由电网直接供电；

3）电机工频运行，变频器通过网侧电流、电压互感器采样检测电机进线电流及电网电压相位并锁相，锁相成功，并通过网侧电流判断电机工频稳定运行；

4）主控系统计算出电机网侧无功功率，发出对应的无功补偿命令并通过光纤传送给所有的功率单元，对网侧进行无功补偿，提升其功率因数，变频器工作于无功补偿状态；

5）主控系统实时对高压变频器的功率单元巡检，当再次检测到故障后立刻封锁输出脉冲，并断开高压变频器出线开关。

所述停机类故障包括驱动故障、通讯故障和单元控制电源故障。

综上所述，采取本发明的基于高压变频器旁路的谐波无功补偿控制方法，可在保证用户系统稳定及安全的前提下，实现用户的效益最大化，同时使得变频器的利用率也大大的提高。

以上实施例仅用于说明本发明，并不以此限定本发明的保护范围。本领域技术人员基于本发明技术方案所做的等效变换，均属于本发明保护范围之内。