一种给煤机低电压穿越的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种给煤机低电压穿越的装置，属于火力发电技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，发电厂中使用的给煤机基本上都采用变频器作为电机的调速控制驱动，变频器都设有动力电源电压异常波动保护功能，当动力电源电压突然降低到额定范围以下时，变频器内直流母线电压随之下降至可工作电压以下，变频器保护将会动作，此时变频器处于闭锁输出状态，导致给煤机主电机停转，给煤机控制系统发出的煤量反馈信号同时消失，如持续时间数秒将会使给煤机故障跳机。如数台给煤机同时故障跳机可能导致机组被动减负荷甚至造成机组跳闸，给煤机抵抗动力电源电压跌落能力(亦称为低电压穿越能力)的不足，直接影响着火电厂的生产安全及电网的运行安全。
[0003]变频器虽然可设置延时自恢复启动模式运行，但是如果给煤机主电机停转时间过长，给煤机控制系统会判断故障而主动跳机，况且主电机停转到再次启动运行时的煤量反馈跳变，也容易造成炉膛负压波动，存在安全隐患。为了预防给煤机设备供电电源系统电压突然降低可能造成的事故，国内大型火电厂对给煤机等重要辅机提出了低电压穿越的新要求，即在动力电源(或电网)电压大幅度下降的数秒钟时间内，给煤机控制系统和变频器仍能正常工作，平稳过渡至电压恢复正常。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的是当前给煤机低电压穿越能力不足的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种给煤机低电压穿越的装置，其特征在于:包括主、备两路动力电源，主、备用电源通过电源自动切换装置连接变频器和UPS不间断电源模块，UPS不间断电源模块和外部UPS控制电源通过给煤机控制电源选择开关连接给煤机控制系统，给煤机控制系统连接变频器，低电压穿越直流支撑系统与变频器的直流母线端子连接。
[0006]优选地，所述低电压穿越直流支撑系统为电容组。
[0007]相比现有技术，本实用新型提供的给煤机低电压穿越的装置具有如下有益效果:
[0008]1、在给煤机整个低电压穿越过程中，给煤机控制系统和变频器不失电，设备不停转。
[0009]2、UPS不间断电源模块和低电压穿越直流支撑系统在整个低电压穿越过程中，只需要提供略大于主、备电源来回切换的两个动作时间内所需要的电能，这两个时间都非常短，对两个支撑模块的储能容量大小的要求不高，而且不受主电源电压跌落时间长短的限制。在极端情况下，比如主电源出现故障无法供电时，给煤机能无扰动地切换到备用电源，稳定工作。
[0010]3、由于低电压穿越直流支撑系统可以直接利用变频器的直流母线为自身充电，储存直流电能，当低电压故障时，又能将直流电能通过放电来直接用来支撑变频器。所以低电压穿越直流支撑系统不需要复杂的交直流转换和监测保护，所以结构简单，体积小巧，可靠性更尚。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型提供的给煤机低电压穿越的装置示意图；
[0012]图2为给煤机低电压穿越工作时序图。
【具体实施方式】
[0013]为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0014]图1为本实用新型提供的给煤机低电压穿越的装置示意图，所述的给煤机低电压穿越的装置是为给煤机提供主、备两路动力电源，当主电源发生低电压故障时，利用自动切换装置，切换到备用电源供电，当主电源恢复正常时，再切换回来。只要在两个短暂的自动切换动作发生时，能够对给煤机控制系统和变频器提供无扰动的电源支撑，就可以使给煤机顺利地完成低电压穿越，并持续稳定工作。
[0015]实现给煤机低电压穿越的系统构成主要包括:给煤机控制系统、变频器、低电压穿越直流支撑系统(通常采用电容组)、电源自动切换装置和UPS不间断电源模块(也可直接使用外部UPS控制电源代替，通过给煤机控制电源选择开关实现转换)等组成。给煤机控制系统、低电压穿越直流支撑系统均与变频器连接，电源自动切换装置一端连接主、备用电源，另一端连接变频器和UPS不间断电源模块，UPS不间断电源模块和外部UPS控制电源通过给煤机控制电源选择开关连接给煤机控制系统。
[0016]给煤机低电压穿越的工作原理及过程如下:
[0017]给煤机正常运行时，给煤机动力电源通常使用主电源作为电力供应。UPS不间断电源模块为给煤机控制系统提供电源，同时对内部的储能模块充电(由于给煤机控制系统的能耗较小，给煤机控制系统也可直接连接外部UPS控制电源，此时只要将给煤机控制电源选择开关置于与外部UPS控制电源连接处即可)，给煤机控制系统控制变频器工作。主电源通过电源自动切换装置与变频器相连，为变频器提供能源，变频器直流母线端子与低电压穿越直流支撑系统连接，正常情况下，变频器通过直流母线对低电压穿越直流支撑系统(通常采用电容组)平稳充电，并将直流电能储存起来。
[0018]当主电源发生低电压故障时，UPS不间断电源模块会使用内部储存的电能持续不断地为给煤机控制系统提供稳定电源，使给煤机控制系统维持正常工作。电源自动切换装置在检测到主电源电压低于预设值时，切换装置动作，将变频器所需的动力电源自动切换到备用电源上去，由备用电源继续为UPS不间断电源模块和变频器供电。从主电源发生低电压故障，到自动切换装置完成主/备电源切换的这段时间内，低电压穿越直流支撑系统通过变频器的直流母线端子，用低电压穿越直流支撑系统存储的电能放电来完成对变频器内部的直流母线电压的支撑，以满足变频器在切换期间内的正常工作。完成切换后，低电压穿越直流支撑系统继续利用变频器直流母线对自身充电储能。
[0019]当主电源恢复正常电压时，电源自动切换装置将根据原先的设置，自动将变频器所需的动力电源切换到主电源上，在这个切换过程中，UPS不间断电源模块用储存的电能为给煤机控制系统供电，低电压穿越直流支撑系统通过放电维持变频器内部的直流母线电压以支撑变频器正常工作。切换完成之后，各系统模块恢复正常运行方式。给煤机低电压穿越完成。
[0020]给煤机低电压穿越完成的关键是用低电压穿越直流支撑系统在动力电源低电压产生时和主、备电源切换时提供能量维持变频器正常工作。图2为给煤机低电压穿越工作时序图，其中，纵坐标轴上:Ua(t)为主电源交流电压，Ud(t)为变频器内部直流母线电压，Ul为主电源额定电压(约380VAC)，Ue为变频器内部直流母线工作电压(当交流输入为额定值时对应的母线电压约为540VDC)，Ua为双电源切换装置预设的切换动作电压，Ub为变频器内部直流母线最低工作电压；横坐标轴上为时间，a为主电源电压故障发生时，b为双电源切换装置开始向备用电源切换时，c为双电源切换装置动作完毕切换至备用电源时，d为主电源电压恢复正常时，e为完成主电源向备用电源切换后低电压穿越直流支撑系统储能完成时，f为双电源切换装置开始向主电源切换时，g为双电源切换装置动作完毕切换回主电源时，h为完成备用电源向主电源切换后低电压穿越直流支撑系统储能完成时。to为主电源从正常电压下降至双电源切换装置开始动作的时间，t0 = b-a。tl为双电源切换装置从主电源向备用电源切换的时间，tl = c-b。t2为完成主电源向备用电源切换后低电压穿越直流支撑系统通过直流母线储能的时间，t2 = e-Co t3为双电源切换装置预设的回切(自恢复)延时时间，t3 = f-do t4为双电源切换装置从备用电源向主电源切换的时间，t4 = g-fo t5为完成备用电源向主电源切换后低电压穿越直流支撑系统通过直流母线储能的时间，t5 = h-go
[0021]从图2的时序图可见，其保持变频器正常工作的关键是在主电源电压突然下降时，要维持变频器内部直流母线电压Ud (t) >变频器内部母线最低工作电压Ub，变频器方能正常工作。设变频器的功率为W1，从主电源电压突降开始，直至备用电源切换完成的时间为to+tl，则此时所需的能量为Q1= Wjto+tl)。如低电压穿越直流支撑系统用电容进行储能，其电容容量为C1，电容在主电源低电压发生过程中可释放的供变频器正常工作的能量Q2= C JUe2-Ub2)/2，因此，只要选择合适的C1，使Q2> Q1,
[0022]即-C1 (Ue2-Ub2)/2 > W1 (t0+tl)
[0023]则O 2Κ?Ο+?1)/(Ue2-Ub2)
[0024]即选取足够大的电容C1 (实际使用过程中考虑到效率和损耗，放有一定余量)，就可以在to+tl时间段内(从低电压发生到主备电源切换完成)变频器内部直流母线电压Ud(t) >变频器内部母线最低工作电压Ub，变频器就可以正常工作，通常to远远小于tl，可忽略不计。
【主权项】
1.一种给煤机低电压穿越的装置，其特征在于:包括主、备两路动力电源，主、备用电源通过电源自动切换装置连接变频器和UPS不间断电源模块，UPS不间断电源模块和外部UPS控制电源通过给煤机控制电源选择开关连接给煤机控制系统，给煤机控制系统连接变频器，低电压穿越直流支撑系统与变频器的直流母线端子连接。
2.如权利要求1所述的给煤机低电压穿越的装置，其特征在于:所述低电压穿越直流支撑系统为电容组。
【专利摘要】本实用新型提供了一种给煤机低电压穿越的装置，包括主、备用电源，主、备用电源通过电源自动切换装置连接变频器和UPS不间断电源模块，UPS不间断电源模块和外部UPS控制电源通过给煤机控制电源选择开关连接给煤机控制系统，给煤机控制系统连接变频器，低电压穿越直流支撑系统与变频器的直流母线端子连接。给煤机正常运行时，主电源供电；故障时，备用电源供电；恢复正常时，再切换回主电源供电；在两个自动切换动作发生的过程中，利用UPS不间断电源模块或外部UPS控制电源为给煤机控制系统供电，利用低电压穿越直流支撑系统为变频器内部的直流母线电压提供支撑，使给煤机顺利地完成低电压穿越并持续稳定工作，可靠性高，成本低。
【IPC分类】H02J9-06, H02J3-38
【公开号】CN204349463
【申请号】CN201420854573
【发明人】崔旅星, 舒培才, 季文明, 周佳洁
【申请人】上海新拓电力设备有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月26日