专利名称：智能型多功能低压变频电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力设备，特别涉及一种智能型多功能低压变频电源 装置。
技术背景
变频电源装置是一种可以改变公共电网提供的电源的频率和电压的设备。 它被广泛应用于船厂、码头和工厂，作为外轮和一些进口设备的供电装置。由 于国家公共电网供电频率标准是50Hz，电压为380V，而一般外国轮船上的设 备要求电源为60Hz/440V，有些进口的机床设备要求的电源为60Hz/220V，这 些设备如果直接接入国家电网，将导致设备使用的整体效率下降，有些甚至无 法使用。过去的解决方法是用一个60Hz的发电机组，这种方法耗能大、成本 高但效率低。
另一方面，随着电子技术的发展，采用最新型功率器件IGBT大功率逆变 器的变频电源装置完全替代了 60Hz发电机组，它效率高、损耗低、维护成本 也很低。
这些使得对变频电源装置在技术应用上提出了更高的改进要求。 实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型通用的大功率变频器作为整流和逆变的核 心，同时利用通讯和应用宏可编程的功能，其目的是提供一种智能型多功能低 压变频电源装置。
实现该目的的具体技术方案如下
智能型多功能低压变频电源装置，包括依次相互连接的输入开关、变频器、 谐波抑制器、输出隔离变压器、输出开关，以及与输入开关和输出开关相连的 控制器。这些部件中除变频器和控制器外，其他部件都采用无源器件，具有极 高的可靠性和稳定性。
3上述输入开关和输出开关采用空气断路器，用于过载、过流和短路的保护 跳脱。
上述变频器采用通用变频器。理由是通用变频器设计主要应用于电动机的
电力拖动，所以其逆变电路无论在电流冲击及过载能力、IGBT功率器件的性 能和容量、逆变电路的控制及频率精度、监测和保护等等方面都比一般单纯作 为电源使用的要求高，而且由于通用变频器大规模生产，其稳定性、质量、价 格均比小批量自行设计的逆变电路的变频电源好。同时，利用通用变频器的强 大功能，本变频电源装置还具有软启动、远程控制和电压PID调节等多种功能 和用途。
上述谐波抑制器主要由滤波电容器、滤波电抗器、无感电阻、控制保护系 统等组合而成，是根据谐波电流的成份、大小及系统的无功需求情况进行设计， 使得装置向谐波提供一个低阻抗通道，大部分谐波电流流入滤波装置，避免其 流入电网，使电网的畸变减小。
上述输出隔离变压器按额定容量设计，采用干式变压器，绝缘级别为F级。 变压器初级额定输入电压为340V，变压器次级额定输出电压为460V， Dyll 结构，带温控器和散热风机。
上述控制器采用西门子S7-200系列可编程控制器作为本变频电源设备的 智能控制单元，通过编程实现一键启动/停止、自动运行，实时监控各部分元 器件的工作状态，在逻辑上锁住一些非正常的运行信号，避免误操作。
另外，在装置中接入输入电抗器，同时输入开关和变频器之间串接EMI 滤波器，在输入和输出开关两端分别接入两个智能电力仪表并利用连接监控计 算机的控制器通过设置参数实现显示电压、电流、频率、波形等系统运行状态， 并具有故障报警、信息存储、数据打印等功能。
本实用新型采用变频器作为整流和逆变单元、通过隔离变压器升压，与采 用模块组件组成的变频电源相比具有以下优点
(l)作为变频电源的核心部件，变频器目前己经是非常成熟的产品，其产品 质量和运行可靠性显然要比自己用整流模块和逆变模块拼搭成强得多；再由于 通用变频器的生产规模大，有一个健全的快速反应的售后服务网络和足够的备 品备件，这对于保证变频电源正常运行是至关重要的。(2) 本变频电源装置通过应用宏编程和PLC程序控制，具有电压PID调节 功能和远程控制功能。
(3) 本变频电源装置既可以作为变频电源使用，又可以作为软启动器使用， 输出频率和电压均可以在一定范围内调节。适合于多种功能和用途的场合使用。
(4) 本变频电源装置采用干式隔离变压器，能有效地防止了负载电网和电源 电网的相互干扰，同时也保护了变频电源装置不会由于负载设备的故障而造成 损坏。
(5) 本电源的设计所选用的几大部件都是成熟产品，其可靠性高，而且系统 的结构简单、线路清晰，便于日常的维护、诊断和维修。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。 图l为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图l，实际使用时，该智能型多功能低压变频电源装置包括依次相互 连接的输入开关、变频器、谐波抑制器、输出隔离变压器、输出开关，以及与 输入开关和输出开关相连的控制器。这些部件中除变频器和控制器外，其他部 件都采用无源器件，具有极高的可靠性和稳定性。
当然，在装置中还接入输入电抗器(图中未标出)，同时输入开关和变频 器之间串接EMI滤波器，在输入和输出开关两端分别接入两个智能电力仪表 并利用连接监控计算机的控制器通过设置参数实现显示电压、电流、频率、波 形等系统运行状态，并具有故障报警、信息存储、数据打印等功能。
上述输入开关和输出开关采用空气断路器，用于过载、过流和短路的保护 跳脱。
上述变频器采用通用变频器。理由是通用变频器设计主要应用于电动机的电力拖动，所以其逆变电路无论在电流冲击及过载能力、IGBT功率器件的性 能和容量、逆变电路的控制及频率精度、监测和保护等等方面都比一般单纯作 为电源使用的要求高，而且由于通用变频器大规模生产，其稳定性、质量、价 格均比小批量自行设计的逆变电路的变频电源好。同时，利用通用变频器的强 大功能，本变频电源装置还具有软启动、远程控制和电压PID调节等多种功能 和用途。
上述谐波抑制器主要由滤波电容器、滤波电抗器、无感电阻、控制保护系 统等组合而成，是根据谐波电流的成份、大小及系统的无功需求情况进行设计， 使得装置向谐波提供一个低阻抗通道，大部分谐波电流流入滤波装置，避免其 流入电网，使电网的畸变减小。
上述输出隔离变压器按额定容量设计，采用干式变压器，绝缘级别为F级。 变压器初级额定输入电压为340V，变压器次级额定输出电压为460V， Dyll 结构，带温控器和散热风机。
上述控制器采用西门子S7-200系列可编程控制器作为本变频电源设备的 智能控制单元，通过编程实现一键启动/停止、自动运行，实时监控各部分元 器件的工作状态，在逻辑上锁住一些非正常的运行信号，避免误操作。
对于上述变频电源装置的主要性能参数设置如下
(1) 工作方式电源方式和软启动方式；
(2) 输入电源交流三相380V土10。/。，频率50Hz
(3) 输出频率50Hz/60Hz (两种可选)
(3) 输出电压AC230V AC460V (可调)
(4) 输出频率分辩率0.01Hz，稳定率《1%
(5) 输出电压稳定率《1% (静态时)
(6) 过载能力10%额定电流2秒钟
(7) 谐波失真度THD《5%
(8) 保护功能过/欠压、过流、短路等
(9) 运行环境温度-10 40°C，储存环境温度-20 60°C
(10) 相对湿度0 95%，无凝露
(11) 安全环境应具备一定的防火、防雷、防震、防腐蚀、防鼠咬等措
6施
(12) 设备防护等级IP21
(13) 远程控制RS485， Modbus通讯协议
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实 施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神 和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入 要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1、智能型多功能低压变频电源装置，由依次相互连接的输入开关、变频器、谐波抑制器、输出隔离变压器、输出开关，以及与输入开关和输出开关相连的控制器组成；其特征在于，所述装置中接入输入电抗器；所述输入开关和变频器之间串接EMI滤波器；所述在输入和输出开关两端分别接入两个与控制器连接的智能电力仪表。
2、 根据权利要求1的低压变频电源装置，其特征在于，所述输入开关和输 出开关采用空气断路器，用于过载、过流和短路的保护跳脱。
3、 根据权利要求l的低压变频电源装置，其特征在于，所述变频器采用通 用变频器。
4、 根据权利要求1的低压变频电源装置，其特征在于，所述谐波抑制器通 过滤波电容器、滤波电抗器、无感电阻和控制保护系统的组合使得装置向谐波 提供一个低阻抗通道。
5、 根据权利要求1的低压变频电源装置，其特征在于，所述输出隔离变压 器按额定容量设计，采用干式变压器，绝缘级别为F级；变压器初级额定输入 电压为340V，变压器次级额定输出电压为460V， Dyll结构，带温控器和散 热风机。
6、 根据权利要求1的低压变频电源装置，其特征在于，所述控制器采用西 门子S7-200系列可编程控制器作为本变频电源设备的智能控制单元。
专利摘要本实用新型公开了一种智能型多功能低压变频电源装置。该装置由依次相互连接的输入开关、变频器、谐波抑制器、输出隔离变压器、输出开关，以及与输入开关和输出开关相连的控制器组成；所述装置中接入输入电抗器；所述输入开关和变频器之间串接EMI滤波器；所述在输入和输出开关两端分别接入两个与控制器连接的智能电力仪表。该装置既可以作为变频电源使用，又可以作为软启动器使用，输出频率和电压均可以在一定范围内调节。适合于多种功能和用途的场合使用。另外，该装置采用干式隔离变压器，能有效地防止了负载电网和电源电网的相互干扰，同时也保护了变频电源装置不会由于负载设备的故障而造成损坏。
文档编号H02M5/00GK201256360SQ20082006016
公开日2009年6月10日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者俞万能, 敏 袁, 陆挺潮, 伟 顾 申请人:上海海事大学