一种电气控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及输配电技术领域，特别涉及一种电气控制系统。


背景技术：

2.在大功率电机的应用场合中，常常需要使用变频器作为软启动器平滑切到工频电源。现有变频器常配置一拖一旁路柜、一拖二旁路柜、一拖n旁路柜，通过设置在旁路柜中的电气控制系统来实现变频器变频至工频的软启动切换过程。
3.目前的电气控制系统，一般都是针对设置的一个变频器，配置一拖n电气控制系统。在这种系统中，当变频器出现故障无法运行时，用户端的所有电机便均不能启动运行，必须等变频器维修完成后才可投运，实际使用中，严重影响了用户端的生产。
4.因此，现有技术中变频器旁路柜的电气控制系统存在可靠性较低、实用性较差的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于：提供一种电气控制系统，旨在解决现有技术中的电气控制系统存在可靠性较低、实用性较差的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型提出一种电气控制系统，包括依次连接的变压器模块、变频器模块和负载模块，所述变压器模块还与所述负载模块连接，所述变压器模块为所述负载模块供电，所述负载模块通过所述变频器模块控制变频调压，实现软启动；
8.所述变压器模块包括第一变压器组和第二变压器组，所述变频器模块包括第一变频单元和第二变频单元，所述负载模块包括第一电机组和第二电机组；所述第一变频单元对第一电机组进行控制，所述第二变频单元对第二电机组进行控制；
9.所述第一变压器组与所述第一变频单元的一端连接，所述第二变压器组与所述第二变频单元的一端连接，所述第一变频单元的一端与所述第二变频单元的一端之间连接有隔离开关qs11；所述第一电机组与所述第一变频单元的另一端连接，所述第二电机组与所述第二变频单元的另一端连接，所述第一变频单元的另一端与所述第二变频单元的另一端之间连接有隔离开关qs12；所述隔离开关qs11和qs12用于当第一变频单元或第二变频单元任意一台出现故障时，其对应控制的电机组可以切换到另一台变频单元进行控制；或者所述隔离开关qs11和qs12用于当第一电机组或第二电机组任意一组中负载太大单个变频单元无法拖动时，使两个变频单元并联一起对该电机组进行控制。
10.可选地，上述电气控制系统中，所述第一变压器组包括变压器t1、t2，所述第二变压器组包括变压器t3和t4，所述第一电机组包括电机m1、m2，所述第二电机组包括电机m3和m4；
11.所述变压器t1和所述变压器t2分别与所述第一变频单元的一端连接，所述变压器t3和所述变压器t4分别与所述第二变频单元的一端连接，所述电机m1和所述电机m2分别与
所述第一变频单元的另一端连接，所述电机m3和所述电机m4分别与所述第二变频单元的另一端连接。
12.可选地，上述电气控制系统中，所述第一变频单元包括依次连接的断路器qf31、变频器u1和断路器qf71；
13.所述断路器qf31的远离所述变频器u1的一端与所述变压器t1和所述变压器t2的共接点连接；
14.所述断路器qf71的远离所述变频器u1的一端与所述电机m1和所述电机m2的共接点连接。
15.可选地，上述电气控制系统中，所述第二变频单元包括依次连接的断路器qf32、变频器u2和断路器qf72；
16.所述断路器qf32的远离所述变频器u2的一端与所述变压器t3和所述变压器t4的共接点连接；
17.所述断路器qf72的远离所述变频器u2的一端与所述电机m3和所述电机m4的共接点连接。
18.可选地，上述电气控制系统中，所述第一变频单元还包括连接在所述断路器qf31与所述变频器u1之间的第一预充柜a1；
19.所述第一预充柜a1包括断路器qf41和qf42，以及电阻r1；
20.所述断路器qf41的一端和所述断路器qf42的一端分别与所述断路器qf31的靠近所述变频器u1的一端连接，所述断路器qf42的另一端与所述电阻r1的一端连接，所述断路器qf41的另一端和所述电阻r1的另一端分别与所述变频器u1连接。
21.可选地，上述电气控制系统中，所述第二变频单元还包括连接在所述断路器qf32与所述变频器u2之间的第二预充柜a2；
22.所述第二预充柜a2包括断路器qf43和qf44，以及电阻r2；
23.所述断路器qf43的一端和所述断路器qf44的一端分别与所述断路器qf32的靠近所述变频器u2的一端连接，所述断路器qf44的另一端与所述电阻r2的一端连接，所述断路器qf43的另一端和所述电阻r2的另一端分别与所述变频器u2连接。
24.可选地，上述电气控制系统中，所述第一变频单元还包括连接在所述变频器u1与所述断路器qf71之间的第一电抗器柜b1；
25.所述第一电抗器柜b1包括断路器qf51和电感l1；
26.所述断路器qf51的一端和所述电感l1的一端分别与所述变频器u1连接，所述断路器qf51的另一端和所述电感l1的另一端分别与所述断路器qf71的靠近所述变频器u1的一端连接。
27.可选地，上述电气控制系统中，所述第二变频单元还包括连接在所述变频器u2与所述断路器qf72之间的第二电抗器柜b2；
28.所述第二电抗器柜b2包括断路器qf52和电感l2；
29.所述断路器qf52的一端和所述电感l2的一端分别与所述变频器u2连接，所述断路器qf52的另一端和所述电感l2的另一端分别与所述断路器qf72的靠近所述变频器u2的一端连接。
30.可选地，上述电气控制系统中，
31.所述变压器t1通过断路器qf21与所述第一变频单元的一端连接；
32.所述变压器t2通过断路器qf22与所述第一变频单元的一端连接；
33.所述变压器t3通过断路器qf23与所述第二变频单元的一端连接；
34.所述变压器t4通过断路器qf24与所述第二变频单元的一端连接。
35.可选地，上述电气控制系统中，
36.所述电机m1通过断路器qf61与所述第一变频单元的另一端连接；
37.所述电机m2通过断路器qf62与所述第一变频单元的另一端连接；
38.所述电机m3通过断路器qf63与所述第二变频单元的另一端连接；
39.所述电机m4通过断路器qf64与所述第二变频单元的另一端连接。
40.可选地，上述电气控制系统中，
41.所述变压器t1通过断路器qf11与所述电机m1连接；
42.所述变压器t2通过断路器qf12与所述电机m2连接；
43.所述变压器t3通过断路器qf13与所述电机m3连接；
44.所述变压器t4通过断路器qf14与所述电机m4连接。
45.本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
46.本实用新型提出的一种电气控制系统，适用于变频器数量小于负载数量的电气系统，尤其适用于两个变频器控制四个电机实现软启动的二拖四电气系统，通过第一变压器组与第一变频单元的一端连接，第二变压器组与第二变频单元的一端连接，第一变频单元的一端与第二变频单元的一端之间连接有隔离开关qs11，第一电机组与第一变频单元的另一端连接，第二电机组与第二变频单元的另一端连接，第一变频单元的另一端与第二变频单元的另一端之间连接有隔离开关qs12，通过隔离开关qs11和隔离开关qs12，实现多种电气连接方式，从而实现多种工作模式的切换控制，能适应不同工况，具有较高的应用可靠性和实用性。
附图说明
47.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
48.图1为本实用新型电气控制系统的连接框图；
49.图2为本实用新型电气控制系统的细化连接框图；
50.图3为本实用新型电气控制系统的电气连接示意图。
51.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
52.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施
例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
53.需要说明，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。
54.在本实用新型中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
55.对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
56.对现有技术进行分析发现，在大功率电机的应用场合中，其电网侧的容量小，无法直接启动电机，常常需要使用变频器作为软启动器平滑切到工频电源。现有变频器常配置一拖一旁路柜、一拖二旁路柜、一拖n旁路柜，通过设置在旁路柜中的电气控制系统来实现变频器变频至工频的软启动切换过程。
57.目前的电气控制系统，一般都是针对设置的一个变频器，配置一拖n电气控制系统。在这种系统中，当变频器出现故障无法运行时，用户端的所有电机便均不能启动运行，必须等变频器维修完成后才可投运，实际使用中，严重影响了用户端的生产。
58.鉴于现有技术中的电气控制系统存在可靠性较低、实用性较差的技术问题，本实用新型提供了一种电气控制系统，具体实施例及实施方式如下：
59.参照图1至3，图1为本实用新型电气控制系统的连接框图，图2为本实用新型电气控制系统的细化连接框图，图3为本实用新型电气控制系统的电气连接示意图；本实施例提出一种电气控制系统。
60.如图1所示的连接框图，所述电气控制系统包括：
61.依次连接的变压器模块、变频器模块和负载模块，所述变压器模块还与所述负载模块连接，所述变压器模块为所述负载模块供电，所述负载模块通过所述变频器模块控制变频调压，实现软启动。
62.如图2所示的细化连接框图，所述变压器模块包括第一变压器组和第二变压器组，所述变频器模块包括第一变频单元和第二变频单元，所述负载模块包括第一电机组和第二电机组；所述第一变频单元对第一电机组进行控制，所述第二变频单元对第二电机组进行
控制；所述第一变压器组与所述第一变频单元的一端连接，所述第二变压器组与所述第二变频单元的一端连接，所述第一变频单元的一端与所述第二变频单元的一端之间连接有隔离开关qs11；所述第一电机组与所述第一变频单元的另一端连接，所述第二电机组与所述第二变频单元的另一端连接，所述第一变频单元的另一端与所述第二变频单元的另一端之间连接有隔离开关qs12；
63.所述隔离开关qs11和qs12用于当第一变频单元或第二变频单元任意一台出现故障时，其对应控制的电机组可以切换到另一台变频单元进行控制；或者所述隔离开关qs11和qs12用于当第一电机组或第二电机组任意一组中负载太大单个变频单元无法拖动时，使两个变频单元并联一起对该电机组进行控制。
64.在由上述连接得到的电气控制系统中，第一变压器组和第二变压器组中各自可以包括多台变压器；第一电机组和第二电机器组中各自可以包括多台电机；在正常状态下，隔离开关qs11和qs12均断开，该系统为两个一拖多的电气控制连接；在故障状态下，若任意一个变频单元出现故障，隔离开关qs11和qs12均合上，该系统为一个一拖多的电气控制连接；在并机状态下，当一个变频单元无法拖动某个大功率负载时，隔离开关qs11和qs12均合上，将两个变频单元并联，该系统为二拖一的电气控制连接。
65.如图3所示的电气连接示意图，在进一步的实施例中，所述第一变压器组包括变压器t1、t2，所述第二变压器组包括变压器t3和t4，所述第一电机组包括电机m1、m2，所述第二电机组包括电机m3和m4；所述变压器t1和所述变压器t2分别与所述第一变频单元的一端连接，所述变压器t3和所述变压器t4分别与所述第二变频单元的一端连接，所述电机m1和所述电机m2分别与所述第一变频单元的另一端连接，所述电机m3和所述电机m4分别与所述第二变频单元的另一端连接。
66.在由上述连接得到的电气控制系统中，通过控制隔离开关qs11和qs12的通断，可以实现多种电气连接方式，从而实现多种工作模式的切换控制。在本实施例中，以变压器为4个，变频器为2个，电机4个的实施例为例，具体控制方式为：
67.在正常状态下，隔离开关qs11和qs12均断开，该系统为两个一拖二的电气控制连接；
68.在故障状态下，若任意一个变频单元出现故障，隔离开关qs11和qs12均合上，该系统为一拖四的电气控制连接；
69.在并机状态下，当一个变频单元无法拖动某个大功率负载时，隔离开关qs11和qs12均合上，将两个变频单元并联，该系统为二拖一电气控制连接。
70.该系统可适用于变频器数量小于负载数量的电气系统，尤其适用于两个变频器控制四个电机实现软启动的二拖四电气系统，还通过四个变压器为四个电机分别供电，提供电机软启动后的正常工作用电。该系统不仅可满足正常状态下的一拖二电气控制，还可以实现在故障状态下的一拖四电气控制，两个变频单元可互为备用，提高了系统的应用可靠性，并且可适用于并机状态下的二拖一电气控制，提高了系统的适用性。正常、故障、并机三种状态下自由切换，解决了某一变频器故障无法启动对应负载导致影响用户使用，以及负载过大单一变频器容量不够无法拖动等问题。
71.具体的，变压器与电网连接，比如，直接连接10kv的母线电压。负载模块还可以是其他负载，本实施例中采用的多个电机可以是不同功率的电机，具体可以根据实际情况选
择，比如，可以任意采用6900kw～18000kw中的任一规格，当然，也可以基于实际情况选择其他功率范围的电机，以满足不同的实际需要。
72.进一步地，所述第一变频单元包括依次连接的断路器qf31、变频器u1和断路器qf71；
73.所述断路器qf31的远离所述变频器u1的一端与所述变压器t1和所述变压器t2的共接点连接；
74.所述断路器qf71的远离所述变频器u1的一端与所述电机m1和所述电机m2的共接点连接。
75.所述第二变频单元包括依次连接的断路器qf32、变频器u2和断路器qf72；
76.所述断路器qf32的远离所述变频器u2的一端与所述变压器t3和所述变压器t4的共接点连接；
77.所述断路器qf72的远离所述变频器u2的一端与所述电机m3和所述电机m4的共接点连接。
78.通过设置在变频器u1两端的断路器qf31和断路器qf71，以及设置在变频器u2两端的断路器qf32和断路器qf72，可以控制变频器的接入状态，方便按需控制是否要启动对应的变频器。
79.更进一步地，所述第一变频单元还包括连接在所述断路器qf31与所述变频器u1之间的第一预充柜a1；
80.所述第一预充柜a1包括断路器qf41和qf42，以及电阻r1；
81.所述断路器qf41的一端和所述断路器qf42的一端分别与所述断路器qf31的靠近所述变频器u1的一端连接，所述断路器qf42的另一端与所述电阻r1的一端连接，所述断路器qf41的另一端和所述电阻r1的另一端分别与所述变频器u1连接。
82.所述第二变频单元还包括连接在所述断路器qf32与所述变频器u2之间的第二预充柜a2；
83.所述第二预充柜a2包括断路器qf43和qf44，以及电阻r2；
84.所述断路器qf43的一端和所述断路器qf44的一端分别与所述断路器qf32的靠近所述变频器u2的一端连接，所述断路器qf44的另一端与所述电阻r2的一端连接，所述断路器qf43的另一端和所述电阻r2的另一端分别与所述变频器u2连接。
85.本实施例中，预充柜的作用是可以有效保护电路中的器件，防止直接上电瞬间，电流过大造成器件损坏，本实施例中，可以保护变频器和断路器等器件。
86.更进一步地，所述第一变频单元还包括连接在所述变频器u1与所述断路器qf71之间的第一电抗器柜b1；
87.所述第一电抗器柜b1包括断路器qf51和电感l1；
88.所述断路器qf51的一端和所述电感l1的一端分别与所述变频器u1连接，所述断路器qf51的另一端和所述电感l1的另一端分别与所述断路器qf71的靠近所述变频器u1的一端连接。
89.所述第二变频单元还包括连接在所述变频器u2与所述断路器qf72之间的第二电抗器柜b2；
90.所述第二电抗器柜b2包括断路器qf52和电感l2；
91.所述断路器qf52的一端和所述电感l2的一端分别与所述变频器u2连接，所述断路器qf52的另一端和所述电感l2的另一端分别与所述断路器qf72的靠近所述变频器u2的一端连接。
92.本实施例中，电抗器柜串联在变频器与电机之间，可以起到限制短路电流的作用。
93.进一步地，所述变压器t1通过断路器qf21与所述第一变频单元的一端连接；所述变压器t2通过断路器qf22与所述第一变频单元的一端连接；所述变压器t3通过断路器qf23与所述第二变频单元的一端连接；所述变压器t4通过断路器qf24与所述第二变频单元的一端连接。
94.本实施例中，在变压器与变频单元之间设置断路器，方便根据实际情况选择对应的变压器。
95.进一步地，所述电机m1通过断路器qf61与所述第一变频单元的另一端连接；所述电机m2通过断路器qf62与所述第一变频单元的另一端连接；所述电机m3通过断路器qf63与所述第二变频单元的另一端连接；所述电机m4通过断路器qf64与所述第二变频单元的另一端连接。
96.本实施例中，在变频单元与电机之间设置断路器，方便根据实际情况连接对应功率的电机。
97.进一步地，所述变压器t1通过断路器qf11与所述电机m1连接；所述变压器t2通过断路器qf12与所述电机m2连接；所述变压器t3通过断路器qf13与所述电机m3连接；所述变压器t4通过断路器qf14与所述电机m4连接。
98.本实施例中，在变压器与电机之间设置断路器，可以通过切断电源来控制电机停止工作。
99.基于上述设置的电气控制系统，具体工作过程如下：
100.初始时：
101.断路器qf11、qf12、qf13、qf14、qf21、qf22、qf23、qf24、qf61、qf62、qf63、qf64、qf31、qf32、qf71、qf72、qf42和qf44均处于断开状态，断路器qf51和qf52处于闭合状态。
102.正常状态下：
103.整个系统分为两个一拖二软启系统，隔离开关qs11和qs12将两个一拖二软启系统断开，其中，qf21和qf22存在电气互锁，无法同时闭合，qf23和qf24存在电气互锁，无法同时闭合，qf61和qf62存在电气互锁，无法同时闭合，qf63和qf64存在电气互锁，无法同时闭合。
104.基于此，以通过变频器u1软启动电机m1为例，对应的操作为：首先，断路器qf21、qf31和qf71闭合，对变频器u1预充电，系统自检完成；然后，启动变频器u1，断路器qf61闭合，断路器qf51断开，触发上切信号，进行无扰同步切换，变频器u1加速至网侧频率，锁频锁相完成，输出解锁信号给断路器qf61和qf11，控制断路器qf11闭合，断路器qf61断开，变频器u1停止，断路器qf31和qf71断开，断路器qf51闭合，完成电机m1的软启动。接着，若要通过变频器u1继续软启动电机m2，则将断路器qf21断开，断路器qf22、qf31和qf71闭合，对变频器u1预充电，系统自检完成后，再按上述方式控制对应的断路器即可实现电机m2的软启动，此处不再赘述。
105.同理，通过变频器u2软启动电机m3和m4的方法与通过变频器u1软启动电机m1和m2的方法类似，此处不再赘述。
106.故障状态下：
107.假设变频器u1故障，隔离开关qs11和qs12将两个一拖二软启系统合并为一个一拖四软启系统，其中，qf21、qf22、qf23和qf24存在电气互锁，无法同时闭合，qf61、qf62、qf63和qf64存在电气互锁，无法同时闭合。
108.基于此，以通过变频器u2软启动电机m1和m2为例，对应的操作为：首先，断路器qf21、qf32和qf72闭合，对变频器u2预充电，系统自检完成；然后，启动变频器u2，断路器qf61闭合，断路器qf52断开，触发上切信号，进行无扰同步切换，变频器u2加速至网侧频率，锁频锁相完成，输出解锁信号给断路器qf61和qf11，控制断路器qf11闭合，断路器qf61断开，变频器u2停止，断路器qf32和qf72断开，断路器qf52闭合，完成电机m1的软启动。接着，若要通过变频器u2继续软启动电机m2，则将断路器qf21断开，断路器qf22、qf32和qf72闭合，对变频器u2预充电，系统自检完成后，再按上述方式，启动变频器u2，断路器qf62闭合，断路器qf52断开，触发上切信号，进行无扰同步切换，变频器u2加速至网侧频率，锁频锁相完成，输出解锁信号给断路器qf62和qf12，控制断路器qf12闭合，断路器qf62断开，变频器u2停止，断路器qf32和qf72断开，断路器qf52闭合，完成电机m2的软启动。
109.同样的，后续还可以再按上述方式软启动电机m3和m4，具体操作类似，此处不再赘述。
110.并机状态下：
111.同理，可以按照上述切换操作，通过变频器u1和u2软启动某一个电机。具体操作过程参见上述描述，此处不再赘述。
112.与现有的一拖二系统电气控制相比，该二拖四电气控制系统可以将客户端两个一拖二系统连接起来，单台变频器故障不会影响用户的连续可靠生产，还可以通过双机并联的方式用于负载太大单台变频器无法拖动的应用场合，提高了易用性。
113.本实施例的电气控制系统，通过变压器t1和变压器t2与第一变频单元的一端连接，变压器t3和变压器t4与第二变频单元的一端连接，第一变频单元的一端与第二变频单元的一端之间连接有隔离开关qs11，电机m1和电机m2与第一变频单元的另一端连接，电机m3和电机m4与第二变频单元的另一端连接，第一变频单元的另一端与第二变频单元的另一端之间连接有隔离开关qs12，实现多种电气连接方式，从而实现多种工作模式的切换控制，能适应不同工况，具有较高的应用可靠性和实用性。
114.需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。