利用可控硅技术实现的应急供电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以变频器驱动为主的各种生产线和动力设备的技术领域，无论是单传动还是多传动，在工业驱动用不间断电源系统基础之上增加可控硅元件并结合PLC技术实现可控硅在变频器应急供电方面的应用，具体地，涉及利用可控硅技术实现的应急供电装置。
【背景技术】
[0002]目前，许多生产线、动力设备广泛地应用了变频器，带来了许多益处，但也导致了一些弊端，如:当电网电压大幅凹陷或瞬间失电或断电时，均能使变频器立即关机。另外来自电网的杂波干扰和雷电等，时常会引起变频器控制系统失控，从而导致生产线或动力设备停止运行，造成大量的废品或严重事故，带来较大的经济损失。
[0003]目前常用的方法有:
[0004]1)通过采用大容量UPS (不间断电源)来解决。缺点在于造价高，且效率低，长期运行耗能大，维护量大，是不经济或不可取的方案；
[0005]2)通过采用大容量高精度稳压器来解决。此方案虽然经济，可解决瞬间电压波动。但不能解决因突发性的市电失电或断电所导致的生产线或动力设备停机问题。
[0006]3)利用新型驱动电源系统(DPS)，在变频器直流端口辅加一直流电源，能确保逆变器的输入稳定，从而使逆变器的交流输出免受交流输入变化的影响。该方案具有比大型UPS更完备的功能，且价格只相当于高精度的稳压器。其结构简单，运行可靠，易于维护，是经济实用的电源装置。
[0007]经检索，发现如下相关文献。
[0008]申请号:CN200620087150.1，专利名称:工业驱动用不间断电源。该相关文献公开的工业驱动用不间断电源，包括连接在交流市电上的总开关、并联在总开关上的充电器和整流器、逆变器、隔离变压器、连接在整流器和充电器之间的二极管、并联在充电器输出端的蓄电池组和AC/AC变换电路、快速开关、闭锁二极管及交流检测器。隔离变压器输出不间断交流电，闭锁二极管输出不间断直流电。总开关和隔离变压器的输出端还连接着互锁转换开关，互锁转换开关的应急输出接非重要设备的用电。它功能完备，价格低廉。运行可靠，结构简单。对瞬间电压大幅度凹陷或毫秒级断电有补偿作用，安全冗余量大，尤其适合于恶劣电网环境。可广泛用于各种负载波动大且变化频繁的生产线或动力设备的供电。
[0009]技术要点比较:该工业不间断电源解决了传动系统电源波动问题，但快速开关只是简单使用二极管，利用二极管单向导电性来解决单向隔离，即能量只能从此充电器方输入变频器，以免对其反向充电；但没有很好的解决在正常情况下，要求DPS处于闭锁状态，既阻止DPS向变频器直流母线送电，也阻止变频器直流母线向DPS反送电的可能；同时在遇到变频器失电时，DPS要能快速导通，输出零切换。
【发明内容】
[0010]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用可控硅技术实现的应急供电装置。
[0011]根据本发明提供的利用可控硅技术实现的应急供电装置，市电输入端、交流软启动输出端、直流输出端，还包括:
[0012]依次连接在市电输入端与交流软启动输出端之间的整流器、逆变器、变压器；
[0013]依次连接在市电输入端与直流输出端之间的充电器、直流变换器、快速开关；
[0014]分别连接至整流器、充电器、逆变器、直流变换器的电池组；
[0015]连接在市电输入端与快速开关之间的交流检测器；
[0016]其中:
[0017]电池组为蓄电池，蓄电池通过充电器先恒流充电，随着电压升高，逐渐保持浮充状态，这样形成了一个备用直流电源，一旦检测到无市电交流输入，则快速开关立即导通，蓄电池电源通过快速开关自动输送电能至直流输出端，直流输出端电压不再下降；当市电交流输入恢复正常后，快速开关闭锁，同时充电器给蓄电池补充充电。
[0018]优选地，所述快速开关包括:可控硅整流器、二极管、PLC晶体管(晶体管型PLC)；
[0019]所述快速开关的输入端的正极与快速开关的输出端正极之间依次连接有可控硅整流器、二极管；可控硅整流元件的门极G连接PLC ；
[0020]二极管起到单向隔离作用，可控硅起到正常时闭锁，防止通电，失电时快速导通的作用，PLC用于给门极G至可控硅整流元件阴极K之间施加适当的正向电压从而使可控硅整流元件由截止转为导通。
[0021]优选地，PLC晶体管输出给门极G至可控硅整流元件阴极K之间施加适当的正向电压从而使可控硅整流元件由截止转为导通，具体为:
[0022]首先将需要触发可控硅整流元件的条件全部接至PLC输入端，这里的条件主要包括:
[0023](1)所述应急供电装置设备处于投入位置；
[0024](2)所述应急供电装置主控板检测到蓄电池电压与充电器电压正常；
[0025](3)所述应急供电装置检测到的市电电源状态，即是否失电；
[0026](4)所述应急供电装置的放电时间；
[0027]在PLC的逻辑中对这些条件进行判别，一旦条件具备则利用PLC的晶体管输出给可控硅整流元件门极G至阴极K间施加连续脉冲，触发可控硅整流元件快速导通。
[0028]优选地，PLC的晶体管输出达20KHz的脉冲指令，PLC的晶体管输出端与可控硅整流元件之间设置有末级电路板，末级电路板起着隔离PLC与可控硅整流元件的作用，防止PLC晶体管输出直接连接到可控硅整流元件门极而导致门极触发电流过大烧坏PLC输出点。
[0029]优选地，通过如下任一种方式使可控硅整流元件截止:
[0030]-断开可控硅整流元件通电回路；
[0031]-使可控硅整流元件的阳极电压小于阴极电压；
[0032]-所述应急供电装置检测其内部直流电压是否满足供电需求，如果电压过低或电池组有问题造成直流输出端电压小于额定标称值85 %，则不对可控硅整流元件的门极进行脉冲触发。
[0033]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0034]转炉氧枪系统是整个炼钢厂最重要的系统之一，也是比较复杂的系统。在转炉炼钢生产过程中，氧枪系统的控制是非常重要的环节，它直接影响着转炉炼钢生产的安全、高效及钢水质量。采用了本发明的技术方案以后，可降低由停电造成氧枪在最低点不能及时提起而使氧枪烧毁的事故，保障了设备及人身安全事故。
【附图说明】
[0035]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0036]图1为DPS电源的原理框图；
[0037]图2为快速开关示意图；
[0038]图3为可控硅触发示意触发示意图；
[0039]图4为使DPS退出供电工作的原理示意图；
[0040]图5为柜体分布图；
[0041]图6为主回路图；
[0042]图7为氧枪电机冷却风机软启交流电源的对接原理图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0044]本发明提供的是在上述第三种DPS(工业驱动不间断电源)基础上实现的快速应急供电装置，在第三种方案中DPS需要具备如下主要功能:
[0045]1、DPS电压幅值与变频器直流端口电压保持一致；
[0046]2, DPS单向隔离，即能量只能从此端口输入变频器，以免对其反向充电；
[0047]3、正常时关断，防止变频器交流输入电压较低时直流电源非正常放电；
[0048]4、快速导通，即在变频器交流输入失效时迅速为其逆变器部分提供输入能量。
[0049]本发明主要解决的是在正常情况下，要求DPS处于闭锁状态，既阻止DPS向变频器直流母线送电，也阻止变频器直流母线向DPS反送电的可能；在遇到变频器失电时，DPS要能快速导通，输出零切换，即上述第3、4条功能。
[0050]下面以本发明在钢厂转炉氧枪变频系统中的应用作为实施例，对本发明进行具体描述。
[0051]钢厂转炉氧枪及转炉的4台倾翻电机是一个多传动变频系统，转炉在工作时，氧枪需要对其进行吹氧，如前面所述由于电网的波动或市电断电等情况造成变频多传动系统失电，转炉中吹氧的氧枪因断电无法提升而烧毁造成设备事故，为防止出现因电网问题引起设备或人身安全，增加DPS工业驱动用不间断电源作为保安电源，要求在断电时电源快速导通，提供足够的电能使氧枪从转炉最低点提升到最高点，保障设备安全。
[0052]本发明要解决的技术问题是提供一种方法，使DPS在变频系统正常情况下能够处于闭锁，防止误通，在变频系统失电情况下能够快速导通实现零切换。