一种变频抗扰动智能调节装置的制作方法

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种变频抗扰动智能调节装置。

背景技术：

大的电机驱动设备在启动时，或者是在雷雨天气，或者由于其他因素的干扰，都会造成电网电压波动。电网电压波动会直接影响到电气设备的正常运行。对于变频传动系统，则会出现欠电压、过电压等故障保护，造成了产线停机，降低生产效率甚至影响产品质量。为了防止变频传动系统出现上述故障保护，目前有些地方采用DC-BANK解决方案，该方案能够解决变频传动系统部分一次回路欠电压问题，但不能解决二次回路欠电压引起变频器故障的问题，同时该方案还存在系统响应慢的问题。同时，该方案也不能够解决变频传动系统过电压故障。DC-BANK解决方案在实现与变频器一对多的配置时，一般采用蓄电池组加电压变换装置，这样导致能源损失比较大，而且蓄电池的充放电对环境也有一定影响，同时在实现一对多的配置方案时，其灵活性与可靠性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种新型的变频抗扰动智能调节装置，以解决上述技术问题。

一种变频抗扰动智能调节装置，其与一个变频传动系统电连接，并包括一个电源模块，一个与所述电源模块电连接的调节模块，以及一个与该调节模块电连接的数据处理模块。所述电源模块用于为所述变频传动系统提供电力并包括两条直流母线。所述调节模块包括一个额定值预设模块，一个与所述电源模块电连接的检测模块，一个与所述检测模块电性连接的比较模块，一个与所述电源模块电连接的充放电模块，以及一个用于控制所述充放电模块通断的开关模块。所述额定值预设模块用于预设所述电源模块的两条直流母线上的充电电压值与放电电压值。所述检测模块用于检测所述电源模块的两条直流母线上的电压值。所述比较模块用于将所述检测模块所输出的电压值分别与所述充电电压值和放电电压值比较。所述充放电模块用于充电或放电并包括至少一个电容。所述开关模块电连接在所述充放电模块与所述电源模块之间并包括一个充电开关与一个放电开关。所述数据处理模块根据所述比较模块的输出以控制所述充电开关和放电开关的工作状态。当所述检测模块所输出的电压值大于所述充电电压值时，所述充电开关被所述数据处理模块打开所述充电开关且关闭所述放电开关以对所述充放电模块进行充电以当电网欠电时进行放电以使所述变频传动系统正常工作。当所述检测模块所输出的电压值大于所述放电电压值时所述数据处理模块打开所述放电开关并关闭充电开关以降低所述电源模块的两条直流母线上的即时电压值。当所述检测模块所输出的电压值小于所述放电电压值时所述数据处理模块关断所述放电开关并打关充电开关以使所述电源模块正常输出。

进一步地，所述检测模块包括一个并联在所述电源模块上的直流电压变送器，所述直流电压变送器用于电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号以获得所述电源模块的即时电压值。

进一步地，所述检测模块还包括一个与所述直流电压变送器串联的稳压器，所述稳压器用于使所述直流电压变送器处于正常工作状态中。

进一步地，所述变频抗扰动智能调节装置还包括一个并联在所述两条直流母线上的欠电补偿模块，所述欠电补偿模块包括一个与所述电源模块并联的逆变电源，一个串联在所述逆变电源与充放电模块之间的开关电源，所述逆变电源与电网电连接，在所述电网欠电时，所述充放电模块通过所述逆变电源向所述变频传动系统提供220V的交流电以确保所述变频传动系统正常工作。

进一步地，所述欠电补偿模块还包括一个与所述逆变电源并联的旁路开关，所述旁路开关的一个电连接端位于所述电网与逆变电源之间。

进一步地，所述充放电模块包括四个串联的超级电容。

进一步地，所述充电开关与所述充放电模块串联并包括串联的第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述充放电模块电连接，集电极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极电连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极与电源模块电连接。

进一步地，所述充电开关还包括一个并联在所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与集电极之间的保护电阻。

进一步地，所述充电开关还包括一个并联在所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与集电极之间的保护电容。

进一步地，所述放电开关与所述充放电模块并联并包括串联的第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述充放电模块电连接，集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管的发射极电连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管的集电极与电源模块电连接。

与现有技术相比，本发明提供的变频抗扰动智能调节装置由于具有所述调节模块，而该调节模块具有检测模块，当该检测模块检测到电源模块的直流母线电压大于充电电压值时，所述数据处理模块将自动触发所述充电开关使其导通以给所述充放电模块充电，当电网发生欠电压波动时，所述充放电模块即可实时提供电能，维持变频传动系统的直流母线电压，从而可以确保变频传动系统正常工作。当电网发生过电压波动时，或者是电机处于回馈状态时而导致直流母线的电压升高，并当直流母线电压超过放电电压值时，所述数据处理模块将自动触发所述放电开关使其导通，对直流母线进行放电，从而抑制直流母线的电压升高，防止变频传动系统出现过电压故障，而当直流母线电压低于所述放电电压值时，所述数据处理模块将自动关断所述放电开关。从而可以在出现欠电压波动或过电压波动时保护所述变频传动系统的正常工作状态，避免造成产线停机以及降低生产效率甚至影响产品质量。同时该变频抗扰动智能调节装置直接对电源模块的直流母线的电压进行调节，从而可以在实现一对多的配置方案时灵活且可靠。

附图说明

图1为本发明提供的变频抗扰动智能调节装置的原理框图。

图2为图1的变频抗扰动智能调节装置的电路功能模块示意图。

图3为图1的变频抗扰动智能调节装置在电路示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图3所示，其为本发明提供的变频抗扰动智能调节装置的结构示意图。所述变频抗扰动智能调节装置与一个变频传动系统电连接，用于对施加到该变频传动系统上的电压进行调节。所述变频抗扰动智能调节装置包括一个电源模块10，一个与所述电源模块10电连接的调节模块20，一个与该调节模块20电连接的数据处理模块30，以及一个串联在所述电源模块10上的欠电补偿模块40。可以想到的是，所述变频抗扰动智能调节装置还包括其他的一些功能模块，如各种辅助电子元器件，如各种功能开关等，以及电气连接组件，安装组装等等，其为本领域技术人员习知的技术，在此不再赘述。

所述电源模块10可以与市电电网连接，并由市电电网供电，其可以包括一些常规的功能模块，如变压器，整流模块，三端隔离电源等等，其为现有技术，在此不再一一详细说明。所述电源模块10包括两条直流母线，即一条正极连接线11和一条负极连接12。

所述调节模块20包括一个额定值预设模块21，一个与所述电源模块10电连接的检测模块22，一个与所述检测模块22电性连接的比较模块23，一个与所述电源模块10电连接的充放电模块24，以及一个用于控制所述充放电模块通断的开关模块25。所述额定值预设模块21用于为整个系统设定工作状态的阈值，共存储在一个微处理器(图未示)中，并由该微处理器调用处理。在本实施例中，所述微处理器为一个PLC。所述额定值预设模块21用于预设所述电源模块10的两条直流母线上的充电电压值与放电电压值。当检测到的直流母线上的即时电压值小于所述充电压值，则表示电网处于欠电压状态，而当该即时电压值大于所述充电电压值且小于放电电压值时，则表示电网处于正常状态，此时电网电压的不稳定将由其他电路模块如稳压器来处理以提供给用电模块一个稳定的电压。而当即时电压值大于所述放电电压值时，则表示电网处于过电压状态，则需要对电源模块10的直流母线上的电压进行分流放电，以使其回归到充电电压值与放电电压值之间。在本实施例中，所述充电电压值为480V，所述放电电压值为650V。所述检测模块22用于检测所述电源模块10的两条直流母线上的电压值，即所述电源模块10的两条直流母线上的即时电压值。所述检测模块22包括一个并联在所述电源模块10上的直流电压变送器221，以及一个与所述直流电压变送器221并联的稳压器222。所述直流电压变送器221本身为一种现有技术，其用于将电网中的直流电压隔离变送成线性的直流模拟信号从而可以获得所述电源模块10的两条直流母线上的即时电压值。具体地，所述直流电压变送器221与所述变频抗扰动智能调节装置中的微处理器电连接，从而可以将所检测的到的即时数据传输至该微处理器中进行处理。所述稳压器222用于为所述直流电压变送器221提供一个稳定的电压，以利于其稳定地工作，其本身为现有技术，在此不再赘述。所述比较模块23本身为一种计算机程序，对于本领域技术人员来说，只要了解了本发明的设计思想即可以利用现有的计算机语言编制出可以执行本发明的计算机程序，在此不再详细说明。所述比较模块23用于将所述检测模块21所输出的电压值分别与所述充电电压值和放电电压值比较，并将比较值传输给所述PLC进行处理。所述充放电模块24包括至少一个电容器，在本实施例中，所述充放电模块24包括四个相互串联或并联在所述电源模块10的两条直流母线上的超级电容。由该四个超级电容来充电或放电来保证所述电源模块10的两条直流母线上的电压保持在一个正常的区间。所述开关模块25电连接在所述充放电模块24与所述电源模块10之间并包括一个充电开关251与一个放电开关252。所述充电开关251与所述充放电模块24串联并包括串联的第一绝缘栅双极型晶体管2511和第二绝缘栅双极型晶体管2512。所述第一绝缘栅双极型晶体管2511的发射极与所述充放电模块24电连接，集电极与所述第二绝缘栅双极型晶体管2512的发射极电连接。所述第二绝缘栅双极型晶体管2512的集电极与电源模块10电连接，而该第一、第二绝缘栅双极型晶体管2511、2512的栅极都与所述数据处理模块30电连接，从而可以在所述数据处理模块30的控制下导通或关断所述第一、第二绝缘栅双极型晶体管2511、2512。为了保证所述第一、第二绝缘栅双极型晶体管2511、2512可以正常工作，所述充电开关251还包括一个并联在所述第一绝缘栅双极型晶体管2511的发射极与集电极之间的保护电阻，以及一个并联在所述第二绝缘栅双极型晶体管2512的发射极与集电极之间的保护电容。所述放电开关252与所述充放电模块24并联并包括串联的第三绝缘栅双极型晶体管2521和第四绝缘栅双极型晶体管2522。所述第三绝缘栅双极型晶体管2521的发射极与所述充放电模块24电连接，集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管2522的发射极电连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管2522的集电极与电源模块电连接。

所述数据处理模块30可以为一个中央处理器，微处理器，或PLC等现有的任何具有数据存储与数据处理功能的电子元器件。在本实施例中，所述数据处理模块30为一个PLC，其接收来自所述比较模块23的输出值并根据该比较模块23的输出值来控制所述开关模块25的工作状态。当电网发生欠电压波动时，所述电源模块10的两条直流母线上的电压将低于充电电压值，即低于480V，此时所述数据处理模块30将自动直接导通所述放电开关251，即导通所述第一绝缘栅双极型晶体管2511和第二绝缘栅双极型晶体管2512，从而使得四个超级电容进行放电，为所述变频传动系统提供电能的供给，维持变频器的直流母线电压，确保变频器正常运行。当电网上的电压正常时，即电源模块10的两条直流母线上的电压大于所述充电电压值而小于放电电压值时，即大于480V且小于650V时，所述充放电模块24进行充电。此时，由于所述第一、第二绝缘栅双极型晶体管2511、2512分别具有一个二极管，从而可以为所述充放电模块24充电。当该充放电模块24接近于直流母线上的电压值时，其将进入浮充状态。当电网发生过电压波动，或者是电机处于回馈状态时而导致直流母线的电压升高时，并当直流母线上的电压值超过放电电压值时，即大于650V时，所述数据处理模块30将自动触发所述放电开关252并使其导通，对直流母线进行放电，从而抑制直流母线的电压升高，防止变频传动系统出现过电压故障。而当直流母线上的电压值低于所述放电电压时，所述数据处理模块30将自动关断所述放电开关252。可以理解的是，所述数据处理模块30也可以通过编制计算机程序来执行上述的动作，而PLC本身为现有技术，其程序编制方法应当为本领域技术人员所习知，即本领域技术人员只要了解了本发明的思想即可利用现有技术程序语言编制出相应的计算机程序来执行上述的控制动作。

所述欠电补偿模块40在电网处于欠电压时，为了防止所述充放电模块24在放完电后该电网仍然未能恢复正常状态，其用于提供一个补偿电压给电源模块10，以确保变频传动系统可以正常工作，如确保控制回路中的继电器、接触器等不释放。所述欠电补偿模块40包括一个并联在电网与所述电源模块40之间的逆变电源41，一个并联在所述逆变电源41与充放电模块24之间的开关电源42，以及一个与所述逆变电源41并联的旁路开关43。所述逆变电源43本身为一种现有技术中的电子元器件，其可以将直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。通过该逆变电源41提供的交流电源即可保证在电网欠电时变频传动系统可以正常工作。所述开关电源42可以为一个稳定器，其用于保证所述逆变电源41可以正常工作，其本身为现有技术，在此不再赘述。所述旁路开关43为一个应急开关，即在所述逆变电源41损坏或不方便使用时，可以打开该旁路开关43以进行供电。

与现有技术相比，本发明提供的变频抗扰动智能调节装置由于具有所述调节模块20，而该调节模块20具有检测模块21，当该检测模块21检测到电源模块10的直流母线电压大于充电电压值时，所述数据处理模块30将自动触发所述充电开关251使其导通以给所述充放电模块24充电，当电网发生欠电压波动时，所述充放电模块24即可实时提供电能，维持变频传动系统的直流母线电压，从而可以确保变频传动系统正常工作。当电网发生过电压波动时，或者是电机处于回馈状态时而导致直流母线的电压升高时，并当直流母线电压超过放电电压值时，所述数据处理模块30将自动触发所述放电开关252使其导通，对直流母线进行放电，从而抑制直流母线的电压升高，防止变频传动系统出现过电压故障，而当直流母线电压低于所述放电电压值时，所述数据处理模块30将自动关断所述放电开关。从而可以在出现欠电压波动或过电压波动时保护所述变频传动系统的正常工作状态，避免造成产线停机以及降低生产效率甚至影响产品质量。同时该变频抗扰动智能调节装置直接对电源模块10的直流母线的电压进行调节，从而可以在实现一对多的配置方案时灵活且可靠。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。