抗晃電功能在低壓變頻器中的應用

摘 要：在電力運行過程中，避免不了因為外因或內因引起系統的波動，發生晃電現象。在實際生產中經常會因為晃電造成非計劃性停車，造成不小的經濟損失。尤其是變頻器在抗晃電上更加的薄弱。為了提高變頻器在系統發生晃電的抗干擾能力。基于此，本文就針對低壓變頻器設備抗晃電技術的應用進行分析。

關鍵詞：晃電;變頻器;抗干擾;DC-BANK系統

1 晃電

1.1晃電的原因

電壓暫降/驟降（Voltage Sag）是電壓有效值降至標稱值（Nominal Value）的10%至90%，且持續時間為10ms至1min （典型持續時間為10ms～600ms）的電能質量事件之一。嚴重的電壓暫降，將使用電設備停止工作，或引起所生產產品質量下降。而電壓暫降影響的嚴重性則隨用電設備的特性而異。當輸配電系統中發生短路故障、感應電機啟動、雷擊、開關操作、變頻器以及電容組的投切等事件時，均可引起電壓暫降。其中，短路故障、感應電機啟動和雷擊是弓起電壓暫降的主要原因。雷擊時造成的絕緣子閃絡或對地放電會使保護裝置動作，從而導致供電電壓暫降。這種暫降影響范圍大，持續時間一般超過100ms 。

1.2 晃電對變頻器的影響

化工企業因為以為晃電，多次造成關鍵設備的非計劃停機，影響生產連續性。如果接收后仍存在此類情況，可能給我們造成損失，為了避免不必要的損失，提高生產的穩定性，所以致力于解決變頻器低電壓跳車的辦法。DC-BANK系統要為變頻設備提供穩定的直流電壓（450～540 V）， 在交流電壓晃動時保證變頻設備持續運行。

2 直流支撐系統DC-BANK概述

直流支撐系統DC-BANK可支持多臺乃至上百臺變頻器（VVVF）在電網晃電、停電時不間斷工作，因而也保證多臺乃至上百臺電動機在晃電、停電時，不間斷工作。

3? DC-BANK性能特點

3.1結構簡單可靠，系統未用常規UPS向VVVF提供交流電源，而DC-BANK向VVVF提供直流電源，從而減少了AC/DC、DC/AC 兩次變換。常規UPS整流充電器既要對蓄電池充電，還須向逆變器提供額定直流功率，而MUPS 充電器只對電池充電，其功率僅為常規UPS的10%左右，成本低，可靠性高。

4? DC-BANK組成

DC-BANK組成：電池組、充電器、靜態開關、控制器等。蓄電池：蓄電池采用免維護閥控式全密封鉛釀電池。

整流器：整流器的功率逆變管采用進口快速IGBT，其余元件采用進口工業等級器件，輸出電壓和電流均可連續調節且具有強大的保護功能。

靜態開關：靜態開關是采用大功率器件組成的直流電子開關，能準確地控制變額器由交流供電和由電池組供電的瞬時轉換。

智能控制系統：用單片機CPU控制器和HMUI （ 觸摸屏）組成帶有人機操作界面的監控系統。 其功能為：充電模塊輸出電壓設定，充電電流限值設定，該系統的起停操作，運行參數顯示，變頻器工作狀態顯示，故障報警存儲以及按需要和上位機通訊實現四遙功能。

5? DC-BANK工作原理及控制邏輯

5.1? DC-BANK系統工作原理

當電網供電正常時，靜態開關處于關斷狀態，切斷電池組與變頻器的通路，直流支撐系統裝置通過整流設備對蓄電池組進行浮充電，裝置儲能;當交流電源低于變頻器低壓保護值時（即交流368 V，直流516 V）時，監控系統觸發靜態開關瞬間導通，可以做到變頻器由交流供電和由電池組供電的瞬時轉換。

5.2? DC-BANK系統工系統控制邏輯

5.2.1變頻器啟動、停止控制邏輯

根據變頻器的原理，變頻器在交流供電或直流供電正常情況下在接受到啟動接點指令后，即可投入運行。變頻器正常運行后有一反映變頻器運行狀態的接點信號閉合。變頻器運行調速指令由DCS 或PLC 送來的4-20 mA 模擬信號實現。

5.2.2直流支撐系統與變頻器的邏輯配合

1）控制PLC 輸入邏輯條件變頻器運行狀態接點信號，母線電壓監測信號，有時要求加變頻器保護動作信號。

2）控制PLC 輸出邏輯條件變頻器運行正常且未給出保護動作信號時，直流接觸器合上，直流支撐系統處于熱備用狀態，否則直流接觸器斷開，直流支撐系統處于冷備用。變頻器運行正常時，母線電壓約AC 350 V（可調節）且未給出保護動作信號時，PLC 向靜態開關送出DC 24 V的控制電壓，靜態開關導通;母線電壓恢復且未給出保護動作信號時，PLC撤出靜態開關閉鎖指令。

3）母線電壓正常條件下直流支撐系統投入過程變頻器電源端送入正常電壓，變頻器受電，內部CPU 準備運行;控制設備，DCS或PLC或控制繼電器送來啟動運行指令。電機按模擬控制4-20 mA電流決定變頻器拖動電機的運行轉速;等到系統正常運行后變頻器狀態接點閉合。

4）變頻器電源失電PLC 及靜態開關都測到變頻器失電信息，PLC 測到了母線電壓約AC 350 V發出靜態開關合閘指令，靜態開關測到變頻器直流母線電壓約AC 460 V而快速導通。變頻器電源迅速由廠用電交流母線供電轉入直流支撐系統蓄電池組供電。變頻器保持連續不間斷運行。

5）變頻器電源供電恢復時其直流環節的電壓應立刻上升母線電壓恢復使得PLC 重新得到電壓正常信號而撤出靜態開關閉鎖指令。當變頻器直流母線電壓大于直流支撐系統母線電壓，并且PLC 撤出閉鎖指令后靜態開關立即關閉。電機在這一過程中仍然保持不間斷運行。充電器對放過電的電池組充電。

6 結論

通過DC-BANK系統的討論，在變頻器抗晃電上有一定的建樹，它能更好的服務于變頻器的工作，讓其能長周期可靠的運行，這樣就能夠保證生產企業在晃電時能有要的減少損失，給企業創造更高的價值。

參考文獻

[1] 《變頻器技術及應用》 2008年高等教育出版社

[2] 《電力系統基礎》 2011年中國電力出版社

[3] 《電力系統的擾動分析年》 2015機械工業出版社

[4] 《PLC、變頻器與觸摸屏技術》 2013化學工業出版社

作者信息：劉蕾，西安石油大學，電氣工程及其自動化，延安能源化工有限責任公司。