一种高压变频系统的制作方法

本实用新型总体涉及变频领域，更具体地，涉及一种变频系统。

背景技术：

图1示出了普通高压变频器与电机连接的线路示意图。

如图1所述，目前，国内的普通高压变频器12的输入端121通过高压断路器11的输出端接入三相电源，再经高压变频器12的输出端122传输给电机13。高压变频器12的输入电压为10KV，输出电压也为10KV，电机13绕组采用星形接法(U线＝U相*√3)，即将各相绕组的一端都接在一点上，成为一公共点O，而它们的另一端作为引出线，与高压变频器12的输出端的三条相线相连，这样加在电机定子两端的相电压为10KV/√3＝6KV，从而保证电机的工作电压等级和电源电压等级相匹配。而如果电机13绕组采用角形接法(U线＝U相)，即将各相绕组依次首尾相连，并将每个端点作为引出线，与高压变频器12的输出端的三条相线相连，则加在电机定子两端的相电压就为10KV。

图2示出了普通高压变频器的内部配置示意图。

高压变频器采用单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率单元串并联组成，从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出。如图2所示，普通变频器的输入端121接入的电压为10KV，此变频器中移相变压器的二次绕组套数为8套，每相功率单元123的数量为8台，三相共24台，三相的输出电压为690V*8*√3＝10KV，故该变频器输出端122输出的电压为10KV。但是这种变频器的生产成本高，变频器体积大。

技术实现要素：

针对这一技术不足，本实用新型设计一种生产成本低、变频器体积小的高压变频系统，既可为电机提供变频和工频两种运行方式，又满足电机的工作电压等级与电源电压等级相匹配的要求。

为实现上述目的，本实用新型设计对高压变频器内部进行改造，减少变频器中移相变压器的二次绕组套数和功率单元的数量，同时增加手动旁路柜和星角转换柜，从而保证高压变频器对电机的正常调速，以及为电机提供变频和工频两种运行方式。本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供一种高压变频系统，包括：手动旁路柜、变频器、电机绕组和星角转换柜，其中，所述手动旁路柜包括第一开关、第二开关和第三开关，所述手动旁路柜的输入端分别与所述第一开关的输入端和第二开关的输入端相连，所述第一开关的输出端与所述变频器的输入端相连，所述变频器的输出端与所述第三开关的输入端相连，所述第二开关的输出端和第三开关的输出端与所述手动旁路柜的输出端相连；当所述第一开关和第三开关闭合而第二开关断开时，所述变频器导通；当所述第一开关和第三开关断开，而所述第二开关闭合时，所述变频器被旁路；所述手动旁路柜的输出端与所述星角转换柜的输入端相连；所述星角转换柜包括第四开关和第五开关，当所述第四开关闭合而第五开关断开时，所述电机绕组呈角形接法；当所述第四开关断开而第五开关闭合时，所述电机绕组呈星形接法。

根据本实用新型的一个实施方式，所述所述电机绕组包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组的第一端与所述星角转换柜的第一输入端相连，所述第二绕组的第一端与所述星角转换柜的第二输入端相连，所述第三绕组的第一端与所述星角转换柜的第三输入端相连；所述第四开关的第一输入端与所述星角转换柜的第二输入端相连，所述第四开关的第二输入端与所述星角转换柜的第三输入端相连，所述第四开关的第三输入端与所述星角转换柜的第一输入端相连；所述第一绕组的第二端分别与所述第四开关的第一输出端和所述第五开关的第一输入端相连，所述第二绕组的第二端分别与所述第四开关的第二输出端和所述第五开关的第二输入端相连，所述第三绕组的第二端分别与所述第四开关的第三输出端和所述第五开关的第三输入端相连；所述第五开关的第一输出端、第二输出端和第三输出端都连接在一点上。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第一开关与第二开关之间设置机械互锁装置。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第二开关和第三开关为一组双刀双掷的隔离开关。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第四开关和第五开关为一组双刀双掷的隔离开关。

根据本实用新型的一个实施方式，所述变频器内输入电压为10KV，输出电压为6KV，移相变压器的二次绕组套数为5套。

本实用新型提供的一种高压变频系统，通过对高压变频器内部进行改造，减少了变频器中移相变压器的二次绕组套数和功率单元的数量，降低了变频器的生产成本，缩小了变频器的体积；增加手动旁路柜和星角转换柜，从而保证高压变频器对电机的正常调速，以及为电机提供变频和工频两种运行方式。

附图说明

图1为普通高压变频器与电机连接的线路示意图。

图2为普通高压变频器的内部配置示意图。

图3为本实用新型提供的一种高压变频系统的结构示意图。

图4为本实用新型提供的一种星角转换柜与电机绕组连接的线路示意图。

图5为本实用新型提供的一种高压变频系统与电机连接的线路示意图。

图6为本实用新型提供的一种高压变频器的内部配置示意图。

图7为本实用新型提供的一种高压变频器系统变频驱动电机的工作示意图。

图8为本实用新型提供的一种高压变频器系统工频驱动电机的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图3示出了本实用新型提供的一种高压变频系统的结构示意图。

如图3所示，本实用新型提供的一种高压变频系统，包括：手动旁路柜21、变频器22、星角转换柜23和电机绕组24，其中，所述手动旁路柜21包括第一开关211、第二开关213和第三开关213，所述手动旁路柜21的输入端分别与所述第一开关211的输入端和第二开关212的输入端相连，所述第一开关211的输出端与所述变频器22的输入端221相连，所述变频器22的输出端222与所述第三开关213的输入端相连，所述第二开关212的输出端和第三开关213的输出端与所述手动旁路柜21的输出端相连；当所述第一开关211和第三开关213闭合而第二开关212断开时，所述变频器22导通；当所述第一开关211和第三开关213断开，而所述第二开关212闭合时，所述变频器22被旁路；所述手动旁路柜21的输出端与所述星角转换柜23的输入端相连；所述星角转换柜23包括第四开关231和第五开关232，当所述第四开关231闭合而第五开关232断开时，所述电机绕组24呈角形接法；当所述第四开关231断开而第五开关232闭合时，所述电机绕组24呈星形接法。

本实用新型提供的一种高压变频系统，可为电机提供变频和工频两种运行方式。变频运行时，所述第一开关211和第三开关213闭合，第二开关212断开，所述手动旁路柜输入端为变频器22供电。所述第四开关231闭合，第五开关232断开，此时电机绕组24处于角形接法，再通过变频器22启动电机变频运行。工频定速运行时，所述第一开关211和第三开关213断开，第二开关212闭合，所述手动旁路柜21的输入端直接启动电机定速运行，此时电机应处于星形接法，所述第四开关231断开，第五开关232闭合。

图4示出了本实用新型提供的一种星角转换柜与电机绕组连接的线路示意图。

如图4所示，在本实施例的一个优选实施方式中，所述电机绕组24包括第一绕组241、第二绕组242和第三绕组243，所述第一绕组241的第一端2411与所述星角转换柜23的第一输入端233相连，所述第二绕组242的第一端2421与所述星角转换柜23的第二输入端234相连，所述第三绕组243的第一端2431与所述星角转换柜23的第三输入端235相连；所述第四开关231的第一输入端2311与所述星角转换柜23的第二输入端234相连，所述第四开关231的第二输入端2312与所述星角转换柜23的第三输入端235相连，所述第四开关231的第三输入端2313与所述星角转换柜23的第一输入端233相连；所述第一绕组241的第二端2412分别与所述第四开关231的第一输出端2314和所述第五开关232的第一输入端2321相连，所述第二绕组242的第二端2422分别与所述第四开关231的第二输出端2315和所述第五开关232的第二输入端2322相连，所述第三绕组243的第二端2432分别与所述第四开关231的第三输出端2316和所述第五开关232的第三输入端2323相连；所述第五开关232的第一输出端、第二输出端和第三输出端都连接在一点2324上。

图5示出了本实用新型提供的一种高压变频系统与电机连接的线路示意图。

如图5所示，在本实施例的一个优选实施方式中，所述第一开关211与第二开关212之间设置机械互锁装置214。机械互锁装置214的作用是使第一开关211与第二开关212之间实现强制的机械互锁，第一开关211与第二开关212两者只能合其一，当第一开关211闭合时，第二开关212不能闭合，当第二开关212闭合时，第一开关211不能闭合，从而防止操作失误。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述第二开关212和第三开关213为一组双刀双掷的隔离开关。双刀双掷隔离开关的特点是两个方向只能合其一，实现自然的机械互锁，防止误操作将工频电源反送到变频器22输出端而导致变频器22损坏。手动旁路柜21柜体的正面有隔离开关操作手柄，用于对电机变频和工频状态的操作，手柄上下操作，且标有明显的变频投入或工频投入的操作方向，以便工作人员正确的选择系统运行方式。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述第四开关231和第五开关232为一组双刀双掷的隔离开关。双刀双掷的隔离开关具有自然的机械互锁功能，利用这种自然的机械互锁，可靠的实现电机星接或角接选择的唯一性，操作误差为零。所述星角转换柜23柜体的正面有隔离开关操作手柄，用于对电机绕组24星角转换的操作，手柄上下操作，且标有明显的星接或角接的操作方向，以便工作人员正确的选择电机接法及准确操作。星形接法和角形接法的电机分别配合对应的工作电压等级，均能保证电机每相绕组在额定电压范围内工作，因此，电机的任何原始参数和工作性能皆不会发生变化。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述变频器22内输入电压为10KV，输出电压为6KV，移相变压器的二次绕组套数为5套。

图6示出了本实用新型提供的一种高压变频器的内部配置示意图。

如图6所示，在本实施例中，变频器22的输入端221接入的电压为10KV，此变频器22中移相变压器的二次绕组套数为5套，每相功率单元223的数量为5台，三相共15台，三相的输出电压为690V*5*√3＝6KV，故该变频器22输出端222输出的电压为6KV。此变频器22移相变压器的二次绕组套数较普通变频器减少30％左右，功率单元数量较普通变频器减少30％左右，因此，可大幅度降低变频器的生产成本，同时减小变频器的体积。

电机有两种运行方式，具体实施如下：

图7为本实用新型提供的一种高压变频器系统变频驱动电机的工作示意图。

电机变频运行时，所述第一开关211和第三开关213闭合，第二开关212断开，由上级断路器25为变频器22供电，星角转换柜23内第四开关231闭合，第五开关232断开，此时电机处于角形接法，如图7所示。由于变频器22的输出电压为6KV，角形连接时，U线＝U相，故电机定子绕组的线电压为6KV，再通过变频器启动电机变频运行。

图8为本实用新型提供的一种高压变频器系统工频驱动电机的工作示意图。

电机工频定速运行时，第一开关211和第三开关213断开，第二开关212闭合，由上级断路器25直接拖动电机定速运行，此时电机应处于星形接法，如图8所示，星角转换柜23内第四开关231断开，第五开关232闭合。由于工作电源直接驱动电机定速运行，星形连接时，U线＝U相*√3，故电机定子绕组的线电压为10KV/√3＝6KV，电机工频定速运行。

手动旁路柜21与上级高压断路器25有联锁关系，手动旁路柜21隔离开关未合到位时，不允许高压断路器25合闸；高压断路器25合闸后，绝对不允许操作隔离开关，以防止出现拉弧现象，确保操作人员和设备的安全。隔离开关与高压断路器25的联锁通过操作手柄上的电磁锁实现，在高压断路器25合闸状态下，操作手柄被锁死。

星角转换柜23输入端有高压时，隔离开关操作手柄被锁死，不允许操作，以防止出现拉弧现象，确保操作人员和设备的安全。隔离开关通过操作手柄上的电磁锁实现，在输入端有高压电状态下，操作手柄被锁死。

本实用新型提供的一种高压变频系统，通过对高压变频器22内部进行改造，减少了变频器22中移相变压器的二次绕组套数和功率单元223的数量，降低变频器22的生产成本，缩小了变频器22的体积；增加手动旁路柜21和星角转换柜23，从而保证高压变频器22对电机的正常调速，以及为电机提供变频和工频两种运行方式。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。