抗晃电功能在低压变频器中的应用

摘 要：在电力运行过程中，避免不了因为外因或内因引起系统的波动，发生晃电现象。在实际生产中经常会因为晃电造成非计划性停车，造成不小的经济损失。尤其是变频器在抗晃电上更加的薄弱。为了提高变频器在系统发生晃电的抗干扰能力。基于此，本文就针对低压变频器设备抗晃电技术的应用进行分析。

关键词：晃电;变频器;抗干扰;DC-BANK系统

1 晃电

1.1晃电的原因

电压暂降/骤降（Voltage Sag）是电压有效值降至标称值（Nominal Value）的10%至90%，且持续时间为10ms至1min （典型持续时间为10ms～600ms）的电能质量事件之一。严重的电压暂降，将使用电设备停止工作，或引起所生产产品质量下降。而电压暂降影响的严重性则随用电设备的特性而异。当输配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变频器以及电容组的投切等事件时，均可引起电压暂降。其中，短路故障、感应电机启动和雷击是弓起电压暂降的主要原因。雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作，从而导致供电电压暂降。这种暂降影响范围大，持续时间一般超过100ms 。

1.2 晃电对变频器的影响

化工企业因为以为晃电，多次造成关键设备的非计划停机，影响生产连续性。如果接收后仍存在此类情况，可能给我们造成损失，为了避免不必要的损失，提高生产的稳定性，所以致力于解决变频器低电压跳车的办法。DC-BANK系统要为变频设备提供稳定的直流电压（450～540 V）， 在交流电压晃动时保证变频设备持续运行。

2 直流支撑系统DC-BANK概述

直流支撑系统DC-BANK可支持多台乃至上百台变频器（VVVF）在电网晃电、停电时不间断工作，因而也保证多台乃至上百台电动机在晃电、停电时，不间断工作。

3  DC-BANK性能特点

3.1结构简单可靠，系统未用常规UPS向VVVF提供交流电源，而DC-BANK向VVVF提供直流电源，从而减少了AC/DC、DC/AC 两次变换。常规UPS整流充电器既要对蓄电池充电，还须向逆变器提供额定直流功率，而MUPS 充电器只对电池充电，其功率仅为常规UPS的10%左右，成本低，可靠性高。

4  DC-BANK组成

DC-BANK组成：电池组、充电器、静态开关、控制器等。蓄电池：蓄电池采用免维护阀控式全密封铅酿电池。

整流器：整流器的功率逆变管采用进口快速IGBT，其余元件采用进口工业等级器件，输出电压和电流均可连续调节且具有强大的保护功能。

静态开关：静态开关是采用大功率器件组成的直流电子开关，能准确地控制变额器由交流供电和由电池组供电的瞬时转换。

智能控制系统：用单片机CPU控制器和HMUI （ 触摸屏）组成带有人机操作界面的监控系统。 其功能为：充电模块输出电压设定，充电电流限值设定，该系统的起停操作，运行参数显示，变频器工作状态显示，故障报警存储以及按需要和上位机通讯实现四遥功能。

5  DC-BANK工作原理及控制逻辑

5.1  DC-BANK系统工作原理

当电网供电正常时，静态开关处于关断状态，切断电池组与变频器的通路，直流支撑系统装置通过整流设备对蓄电池组进行浮充电，装置储能;当交流电源低于变频器低压保护值时（即交流368 V，直流516 V）時，监控系统触发静态开关瞬间导通，可以做到变频器由交流供电和由电池组供电的瞬时转换。

5.2  DC-BANK系统工系统控制逻辑

5.2.1变频器启动、停止控制逻辑

根据变频器的原理，变频器在交流供电或直流供电正常情况下在接受到启动接点指令后，即可投入运行。变频器正常运行后有一反映变频器运行状态的接点信号闭合。变频器运行调速指令由DCS 或PLC 送来的4-20 mA 模拟信号实现。

5.2.2直流支撑系统与变频器的逻辑配合

1）控制PLC 输入逻辑条件变频器运行状态接点信号，母线电压监测信号，有时要求加变频器保护动作信号。

2）控制PLC 输出逻辑条件变频器运行正常且未给出保护动作信号时，直流接触器合上，直流支撑系统处于热备用状态，否则直流接触器断开，直流支撑系统处于冷备用。变频器运行正常时，母线电压约AC 350 V（可调节）且未给出保护动作信号时，PLC 向静态开关送出DC 24 V的控制电压，静态开关导通;母线电压恢复且未给出保护动作信号时，PLC撤出静态开关闭锁指令。

3）母线电压正常条件下直流支撑系统投入过程变频器电源端送入正常电压，变频器受电，内部CPU 准备运行;控制设备，DCS或PLC或控制继电器送来启动运行指令。电机按模拟控制4-20 mA电流决定变频器拖动电机的运行转速;等到系统正常运行后变频器状态接点闭合。

4）变频器电源失电PLC 及静态开关都测到变频器失电信息，PLC 测到了母线电压约AC 350 V发出静态开关合闸指令，静态开关测到变频器直流母线电压约AC 460 V而快速导通。变频器电源迅速由厂用电交流母线供电转入直流支撑系统蓄电池组供电。变频器保持连续不间断运行。

5）变频器电源供电恢复时其直流环节的电压应立刻上升母线电压恢复使得PLC 重新得到电压正常信号而撤出静态开关闭锁指令。当变频器直流母线电压大于直流支撑系统母线电压，并且PLC 撤出闭锁指令后静态开关立即关闭。电机在这一过程中仍然保持不间断运行。充电器对放过电的电池组充电。

6 结论

通过DC-BANK系统的讨论，在变频器抗晃电上有一定的建树，它能更好的服务于变频器的工作，让其能长周期可靠的运行，这样就能够保证生产企业在晃电时能有要的减少损失，给企业创造更高的价值。

参考文献

[1] 《变频器技术及应用》 2008年高等教育出版社

[2] 《电力系统基础》 2011年中国电力出版社

[3] 《电力系统的扰动分析年》 2015机械工业出版社

[4] 《PLC、变频器与触摸屏技术》 2013化学工业出版社

作者信息：刘蕾，西安石油大学，电气工程及其自动化，延安能源化工有限责任公司。