专利名称：一种用于直流负载的电压暂降保护设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种工业现场的变频器控制系统，具体涉及一种抗晃电的电压暂降保护设备。
背景技术：
目前，多数工业现场的变频器控制系统面临的最大问题就是抗晃电能力差，主要表现在以下方面1)控制电路抗晃电能力差，当工业现场出现晃电时，控制电路失电，变频器就会保护。2)变频器本身抗晃电能力差，当工业现场交流电压瞬间跌落时，变频器会欠压保护，当电压恢复时，变频器会重新启动。这是变频器本身的固有特性，基本上变频器都存在这种问题。
发明内容·本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种抗晃电的保护设备。为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于直流负载的电压暂降保护设备，该保护设备的输出端与变频器的直流母线端相连；保护设备包括Boost DC/DC变换器、单片机控制电路、直流压差控制电子开关和输出晶闸管；单片机控制电路的输出端与BoostDC/DC变换器相连；Boost DC/DC变换器依次通过直流压差控制电子开关和输出晶闸管与变频器的直流母线端相连。对本实用新型的进一步改进在于上述保护设备还包括RS-485通讯接口和人机交互界面；人机交互界面通过RS-485接口与单片机控制电路相连。保护设备为多个，并联后输出端与变频器的直流母线端相连。单片机控制电路采用单片机PIC16F72。Boost DC/DC变换器的功率管选用英飞凌IGBT模块。电压暂降保护设备相比现有技术具有以下优点本实用新型通过Boost DC/DC变换器来实现升压，采用数字控制技术，能够在交流和直流两种供电模式下工作，输出稳定的高压直流电，为变频器提供稳定的工作电压，确保系统安全平稳工作。同时在交流电网出现晃电或停电时，能自动投入工作，在电网恢复正常后，能自动退出支撑，由电网为变频器供电。在负载功率较小时，可以由单个保护设备独立工作；当负载功率较大时，可以采用多个保护设备并联工作，且不会出现环流。且可通过人机交互界面和RS-485通讯接口进行远程智能控制。本实发明电压暂降保护设备能有效保证变频器正常、稳定工作，结构简单、操作方便。
图I为本实用新型电压暂降保护设备的结构示意图；图2为图I中Boost DC/DC变换器的电路图；图3为单片机主控流程图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型用于直流负载的电压暂降保护设备进行详细说明。参见图1，本实用新型电压暂降保护设备(VSP)的输入端能量来源可分为三相交流电(380V)和直流电源(蓄电池组)两种，输出端与变频器的直流母线端相连。当采用三相交流输入作为能量来源时，VSP模块可以将输入的不同等级的交流暂降电压变换成稳定的高压直流电，提供给变频器。该保护设备包括Boost DC/DC变换器、单片机控制电路、直流压差控制电子开关、输出晶闸管、RS -485通讯接口和人机交互界面。单片机控制电路采用单片机PIC16F72。采用数字控制技术，通过单片机控制电路实现对Boost DC/DC变换器的工作设定，VSP的支撑工作时间可以根据不同的工作条件来设定。Boost DC/DC变换器依次通过直流压差控制电子开关(模拟电路)和输出晶闸管输出稳定的高压直流电至变频器。人机交互界面通过RS-485接口与单片机控制电路相连，实现远程智能调控。结合图2，Boost DC/DC变换器采用单片机控制电路作为控制器，Uin为输入电压，U0为输出电压，L1为电感，Cp C2为电容，功率管Ql选用IGBT模块；二极管Dl选用快恢复二极管。结合图3系统的主控流程图，可知I)如果VSP采用三相交流电供电时，单片机控制电路通过自身的AD单元来采集输入电压，当交流电压正常时，单片机控制电路禁止输出功率管的驱动信号(PWM信号)，此时VSP模块不工作，即Boost DC/DC变换器的功率管处于截止状态，直流压差控制电子开关不导通，输出晶闸管就不会导通，相当于VSP模块的输出与变频器的直流母线断开，而此时变频器由三相交流电网正常供电；当交流电网出现晃电时，交流电压会下降，单片机控制电路通过电压传感器获得电压信号，利用单片机的AD单元来采集电压信号，然后VSP模块中的单片机开始执行程序，进行相关的逻辑和数据运算，由单片机控制电路输出Boost变换器的功率管的驱动信号，Boost变换器开始工作，输出稳定的高压直流电，而此时由于交流电压下降，变频器的直流母线电压就会随之下降，直流压差控制电子开关就会导通，会触发输出晶闸管导通，因此Boost变换器输出的高压直流电就会送到变频器的直流母线端，为其提供电压支撑，保证了变频器不会因交流电压的下降而停机，VSP模块起到了交流电压暂降时对变频器的的支撑作用，此时单片机开始计时。当交流电网电压恢复正常后，单片机控制电路采样输入电压，进行相关数据和逻辑运算，单片机控制电路输出Boost变换器的功率管的驱动禁止信号，Boost变换器停止工作，变频器的直流母线电压恢复正常，直流压差电子开关断开，输出晶闸管截止，VSP自动退出支撑，计时结束，支撑时间大于晃电时间，VSP处于待机状态，为下次出现电网晃电做好准备，变频器恢复为三相交流供电。2)如果采用直流电源(蓄电池组)供电时，蓄电池组作为VSP模块中Boost变换器的输入能量来源，VSP的输入电压的大小由串联的电池数量决定。在直流电源供电模式下，通常要求直流电源的输入电压要低于Boost DC/DC变换器的输出电压，通过单片机控制电路来采样输入电压信号，然后单片机通过程序运算给出Boost变换器的功率管的驱动信号，Boost变换器开始工作，实现升压作用，其输出为稳定的高压直流电。当变频器的交流输入电压正常时，直流压差控制电子开关不动作，输出晶闸管截止，VSP处于待机状态。[0017]当交流电网出现晃电或短时间停电时，变频器的直流母线电压就会下降，此时直流压差控制电子开关开通，触发输出晶闸管导通，因此Boost变换器输出的高压直流电就会送到变频器的直流母线端，为其提供电压支撑，保证了变频器不会因交流电压的下降而停机，VSP模块起到了对变频器的的支撑作用；同时利用电流传感器来检测输出电流，通过单片机控制电路来采集电流送到单片机内部来处理，VSP设备检测到有输出电流，单片机开始支撑计时。当交流电网电压恢复正常后，直 流压差控制电子开关断开，输出晶闸管截止，输出电流为零，单片机停止计时，VSP自动退出支撑，支撑时间大于晃电时间，VSP处于待机工作，为下次出现电网晃电或停电做好准备。
权利要求1.一种用直流负载的电压暂降保护设备，其特征在于所述保护设备的输出端与所述变频器的直流母线端相连；所述保护设备包括Boost DC/DC变换器、单片机控制电路、直流压差控制电子开关和输出晶闸管；所述单片机控制电路的输出端与所述Boost DC/DC变换器相连；所述Boost DC/DC变换器依次通过直流压差控制电子开关和输出晶闸管与变频器的直流母线端相连。
2.根据权利要求I所述的电压暂降保护设备，其特征在于所述保护设备还包括RS-485通讯接口和人机交互界面；所述人机交互界面通过RS-485接口与所述单片机控制电路相连。
3.根据权利要求I或2所述的电压暂降保护设备，其特征在于所述保护设备为多个，并联后输出端与所述变频器的直流母线端相连。
4.根据权利要求I或2所述的电压暂降保护设备，其特征在于所述单片机控制电路采用单片机PIC16F72。
5.根据权利要求I或2所述的电压暂降保护设备，其特征在于所述BoostDC/DC变换器的功率管选用英飞凌IGBT模块。
专利摘要本实用新型公开了一种用于直流负载的电压暂降保护设备，该保护设备的输出端与变频器的直流母线端相连；包括BoostDC/DC变换器、单片机控制电路、直流压差控制电子开关和输出晶闸管；单片机控制电路的输出端与BoostDC/DC变换器相连；BoostDC/DC变换器依次通过数字压差控制切换模块和输出晶闸管与变频器的直流母线端相连。本实用新型电压暂降保护设备能有效保证变频器正常、稳定工作，结构简单、操作方便。
文档编号H02M1/32GK202696460SQ20122037984
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者陈文波 申请人:南京国臣信息自动化技术有限公司