多逆变器共直流母线控制装置的制作方法

本实用新型具体涉及一种多逆变器共直流母线控制装置。

背景技术：

随着经济技术的发展，随着经济技术的发展，环境保护的理念已经进入了人们的日常生产和生活中。变频技术，以其节能、高效和可控等优点，已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

变频器是实现变频技术的主体。同时，在现阶段的工业生产和人们的生活中，多台变频器协同工作的情况比比皆是，例如纺织行业的浆纱机多机变频控制系统，大型商场的多扶梯变频器控制系统，造纸行业的大型生产线多机变频器控制系统等等。

变频器因工况需要有时工作在电动状态，而有时工作在制动发电状态，因此必须要配备制动单元或能量回馈装置，避免直流母线因电机回馈能量而过压。在前面描述的这些多机共同作业的应用场合中，如果按照传统的方式，每台变频器独立供电，各自配备制动单元或能量回馈装置，则要么能量消耗大，要么成本昂贵，因此为了节省成本以及节约能源，厂家往往采用变频器共直流母线的方案进行多机互联工作共同作业，这样以来，处于发电状态的变频器单元通过直流母线可以将能量提供给出于电动状态的变频器单元，同时，在公共直流母线上只需要配备一台制动单元或是能量回馈装置即可。

这种方式也会带来新的问题，首先，多机共直流母线相连，当其中一台出现故障时，如果继续将其留在直流母线上，势必会影响整个系统的运行；其次，如果每台变频器各自配预充电装置，那么变频器的交流输入端必须同时上电，同时开始预充电，但是由于器件动作时间的差异，会存在某些先进行预充电的电阻承受大电流的风险，导致该变频器整流器件损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够安全可靠的控制多逆变器共直流母线工作的多逆变器共直流母线控制装置。

本实用新型提供的这种多逆变器共直流母线控制装置，包括预充电开关管、预充电电阻、预充电启动开关、若干台逆变器启动开关、制动单元和控制模块；三相交流电通过整流桥后输出直流母线；预充电启动开关串接在直流母线上，预充电开关管和预充电电阻串接后再并联在预充电启动开关两端；制动单元连接在直流母线上；若干台逆变器启动开关与若干台逆变器对应，若干台逆变器通过对应的逆变器启动开关连接直流母线；控制模块和若干台逆变器通过通信线连接；预充电开关管、预充电启动开关和若干台逆变器启动开关的控制信号均连接控制模块；预充电开关管和预充电电阻用于对直流母线进行预充电；预充电启动开关用于预充电结束时对预充电开关管和预充电电阻进行短路；逆变器启动开关用于接收控制模块的控制信号并将对应的逆变器连接直流母线；制动单元用于吸收直流母线上多余的能量；控制模块用于控制所述多逆变器共直流母线控制装置的工作。

所述的多逆变器共直流母线控制装置还包括电压采样模块；电压采样模块的输入端连接在直流母线上，电压采样模块的输出端连接控制模块；电压采样模块用于对直流母线电压进行采样并将采样电压上传控制模块。

所述的多逆变器共直流母线控制装置还包括显示装置；显示装置与控制模块连接，用于显示所述多逆变器共直流母线控制装置的工作参数。

所述的多逆变器共直流母线控制装置还包括若干路保护模块；若干路保护模块与若干台逆变器启动开关对应，若干台逆变器、逆变器启动开关和保护模块串接后再连接到直流母线。

所述的保护模块为断路器。

所述的预充电开关管为igbt。

所述的预充电启动开关为开关管、继电器、接触器或电子开关。

所述的逆变器为包含充电电容、无三相整流单元且无直流母线预充电路的变频器。

本实用新型提供的这种多逆变器共直流母线控制装置，能够通过直流母线电压的反馈实现对直流母线的统一预充电，能够控制各个逆变器的工作状态，而且能够实现共直流母线逆变器工作状态的监测和统一控制，能够安全可靠的控制多逆变器共直流母线工作。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种多逆变器共直流母线控制装置，包括预充电开关管、预充电电阻、预充电启动开关、若干台逆变器启动开关、制动单元和控制模块；三相交流电通过整流桥后输出直流母线；预充电启动开关串接在直流母线上，预充电开关管和预充电电阻串接后再并联在预充电启动开关两端；制动单元连接在直流母线上；若干台逆变器启动开关与若干台逆变器对应，若干台逆变器通过对应的逆变器启动开关连接直流母线；控制模块和若干台逆变器通过通信线连接；预充电开关管、预充电启动开关和若干台逆变器启动开关的控制信号均连接控制模块。

在具体实施时，多逆变器共直流母线控制装置还包括电压采样模块；电压采样模块的输入端连接在直流母线上，电压采样模块的输出端连接控制模块；电压采样模块用于对直流母线电压进行采样并将采样电压上传控制模块。此外，多逆变器共直流母线控制装置还包括显示装置；显示装置与控制模块连接，用于显示所述多逆变器共直流母线控制装置的工作参数。最后，多逆变器共直流母线控制装置还包括若干路保护模块(优选为断路器)；若干路保护模块与若干台逆变器启动开关对应，若干台逆变器、逆变器启动开关和保护模块串接后再连接到直流母线。

如图2所示为本实用新型的电路原理图：

预充电开关管为q1；预充电电阻r1；预充电启动开关k2，可以采用继电器、接触器或电子开关等；若干台逆变器启动开关的控制信号do3、do4等；制动模块u5；控制模块采用plc(图中标示u2)；显示装置u1(图中为人机界面)；保护模块连接在逆变器启动开关与公共直流母线之间，用于对逆变器启动开关进行阿保护(图中未示出)；电压采样模块u6。

预充电开关管q1的控制信号pwm1、预充电启动开关k2的控制信号do2、逆变器启动开关k3的控制信号do3、逆变器启动开关k4的控制信号do4、交流电网供电开关管k1的控制信号do1均由plc发出。

图中的一系列逆变器u3、u4等采用的均为包含充电电容、无三相整流单元且无直流母线预充电路的变频器，而此类变频器其实质上即为一逆变器，所以图中以表示为逆变器u3、u4等。

以下说明本实用新型的工作过程：

用户通过人机界面设置并网运行(即共直流母线并联运行)的逆变器的标号，比如u3和u4两台；

然后，逆变器系统开始预充电，此时plc控制控制信号do3和控制信号do4闭合，逆变器u3和u4与直流母线接通；然后，plc控制器输出do1控制信号闭合交流电网供电开关管k1，使得系统得到电能供应，然后输出驱动信号do2使得预充电启动开关k2断开，并输出pwm驱动信号控制预充电开关管q1(优选为igbt)规律导通，此时整流后的电能通过预充电开关管q1和电阻r1给逆变器u3和u4的内部充电电容进行预充电，亦即给直流母线预充电；

在给直流母线充电时，plc实时从电压采样模块获取直流母线电压的采样信号，当直流母线预充电完成后，plc将pwm1信号闭锁，此时预充电开关管q1断开，同时输出驱动信号do2使得预充电启动开关k2闭合，此时直流母线正常工作；然后plc通过通信总线(图中采用的485通信总线)控制各个逆变器u3和u4工作，系统启动完成并开始工作。

此外，当某台逆变器故障时，plc会通过通信总线获知该逆变器的故障状态，并输出相应的驱动信号使得该逆变器对应的逆变器启动开关断开，从而将该逆变器与直流母线脱离。

由于在预充电过程中，本实用新型采用的是新型的预充电电路(包括预充电电阻、预充电开关管和预充电启动开关)，同时采用电压采样模块对直流母线电压进行监测和预充电闭环控制，因此在预充电时能够根据防止过小，导致逆变器满载运行时，直流母线电压不稳而引发控制效果不佳，甚至报故障或者损坏逆变器的情况。同时，预充电电路在长期使用的过程中，通过igbt配合预充电启动开关来控制和实现预充电过程，不仅能耗低，而且充电过程可控，能够通过调节占空比控制预充电igbt在预充电时，预充电流不会对母线支撑电容造成冲击，也不会导致三相整流电路因大电流而损坏，同时还可以在直流母线支撑电容因长期使用容量下降或性能下降时，调节预充电的过程，保证对电容器的保护。