一种同步电机变频启动装置的制作方法

本实用新型涉及一种同步电机变频启动装置，属于电力电子变流器技术领域。

背景技术：

目前，大型同步电动机最大缺点是启动困难，不能直接启动，现在利用负载换向电动机的原理，对大型同步电动机进行静止变频启动是应用较为广泛的软起动方式，但是，SFC项目中控制单元处理速度不快，故障处理、多任务处理及通信处理均有延时、实时性较差，成本相对较高。

大型同步机组变频启动装置是一种基于大功率电力电子控制技术的变频启动装置，主要应用于抽水蓄能、燃机和同步调相机组大型同步机组的快速变频启动。因此，为克服上述缺陷，本实用新型提供了一种同步电机变频启动装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本实用新型提供一种同步电机变频启动装置。

本实用新型提供的技术方案是：

一种同步电机变频启动装置，所述装置包括机柜以及分别置于机柜中的整流模块、平波电抗模块和逆变模块；

所述整流模块包括：两个第一桥臂组以及设于每个第一桥臂组输入侧的第一快速熔断器和第一电流传感器；

平波电抗模块包括：平波电抗器、霍尔传感器和电压变送器；

所述逆变模块包括：第二桥臂组以及设于第二桥臂组输出侧设有第二电流传感器和第二快速熔断器；

电网发出的交流电经过所述整流模块的第一快速熔断器和第一电流传感器后，送至整流模块的两个第一桥臂组将交流电整流成直流电；直流电经过平波电抗模块中的霍尔传感器和电压变送器后传至平波电抗器，所述平波电抗器对直流电中的谐波进行过滤，并将滤掉谐波之后的直流电发送至逆变模块的第二桥臂组；所述第二桥臂组将直流电逆变为交流电后经过第二电流传感器和第二快速熔断器输出至待启动系统的同步电机并驱动同步电机运行。

优选的，所述第一桥臂组包括：

相互并联的桥臂支路，每个桥臂支路包括相互串联的上、下第一桥臂；

所述第一桥臂包括：

第一晶闸管阀、第一触发板、第三快速熔断器和第一阻容吸收器，所述第一晶闸管阀包括交替设置的晶闸管和散热器；

所述第一晶闸管阀与所述第三快速熔断器串联后，再与第一阻容吸收器并联；

所述第一晶闸管阀与所述第一触发板连接；

所述第一触发板包括高频电源。

优选的，所述第二桥臂组包括：

相互并联的桥臂支路，每个桥臂支路包括相互串联的上、下第二桥臂；

所述第二桥臂包括；

第二晶闸管阀、第二触发板、第四快速熔断器和第二阻容吸收器，所述第二晶闸管阀包括交替设置的晶闸管和散热器；

所述第二晶闸管阀与所述第四快速熔断器串联后，再与第二阻容吸收器并联；

所述第二晶闸管阀与所述第二触发板连接；

所述第二晶闸管阀数目为2个，且相互串联；

所述第二触发板包括高频电源。

优选的，所述机柜包括：

所述整流模块的机柜尺寸为1200*1500*2300mm；

所述逆变模块的机柜尺寸为1200*1500*2300mm；

所述平波电抗模块的机柜尺寸为2600*1500*2300mm。

优选的，所述整流模块、逆变模块、平波电抗模块的机柜外表面上均设有指示灯和状态表计，机柜顶部均设有扇热风道。

优选的，所述第一电流传感器用于测量整流模块输入侧电流；所述电压变送器用于测量输出三相电压的电压变送器。

优选的，所述整流模块中每个第一桥臂组的输入侧还连接有用于释放过电压的压敏电阻。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、一种同步电机变频启动装置，其特征在于，所述装置包括机柜以及分别置于机柜中的整流模块、平波电抗模块和逆变模块；所述整流模块包括：两个第一桥臂组以及设于每个第一桥臂组输入侧的第一快速熔断器和第一电流传感器；平波电抗模块包括：平波电抗器、霍尔传感器和电压变送器；所述逆变模块包括：第二桥臂组以及设于第二桥臂组输出侧设有第二电流传感器和第二快速熔断器；电网发出的交流电经过所述整流模块的第一快速熔断器和第一电流传感器后，送至整流模块的两个第一桥臂组将交流电整流成直流电；直流电经过平波电抗模块中的霍尔传感器和电压变送器后传至平波电抗器，所述平波电抗器对直流电中的谐波进行过滤，并将滤掉谐波之后的直流电发送至逆变模块的第二桥臂组；所述第二桥臂组将直流电逆变为交流电后经过第二电流传感器和第二快速熔断器输出至待启动系统的同步电机并驱动同步电机运行。本实用新型提供的技术方案降低了成本，提高了实用性，是可靠的同步电机变频启动装置。

2、本实用新型提供的一种同步电机变频启动装置，结构紧凑，在5400×1500 ×2300mm(长×宽×高)的柜子里将同步电机变频启动装置集成在一起，有效利用了机柜内部空间，减小设备占用面积。

3、本实用新型提供的一种同步电机变频启动装置采用脉冲驱动方式进行控制，其功率组件与控制装置之间采用光纤隔离，安全可靠。

附图说明

图1：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动装置电气原理图；

图2：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动装置脉冲触发原理图；

图3：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动装置外观图；

图4：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动装置柜内正视图；

图5：为图4中的11第一桥臂结构图

图6：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动装置俯视图；

图7：本实用新型实施例中一种同步电机变频启动控制装置左侧视图；

图中：1：散热器；2：晶闸管；3阻容吸收；4触发板；5电流传感器；6：快速熔断器；7：散热风道；8：直流电流霍尔传感器；9；电压变送器；10：铜排；11第一桥臂；12：平波电抗器13：第二桥臂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的实施例中提出了一种同步电机变频启动装置，包括机柜以及分别置于机柜中的整流模块、平波电抗模块和逆变模块，采用12脉波电流源型负载换相式结构。

所述整流模块包括：两个第一桥臂组以及设于每个第一桥臂组输入侧的第一快速熔断器和第一电流传感器；

平波电抗模块包括：平波电抗器、霍尔传感器和电压变送器；

所述逆变模块包括：第二桥臂组以及设于第二桥臂组输出侧设有第二电流传感器和第二快速熔断器；

所述第一桥臂组包括：

相互并联的桥臂支路，每个桥臂支路包括相互串联的上、下第一桥臂；

所述第一桥臂包括：

第一晶闸管阀、第一触发板、第三快速熔断器和第一阻容吸收器，所述第一晶闸管阀包括交替设置的晶闸管和散热器；

所述第一晶闸管阀与所述第三快速熔断器串联后，再与第一阻容吸收器并联；

所述第一晶闸管阀与所述第一触发板连接；

所述第一触发板包括高频电源。

本实施例中，所述整流模块的每个桥臂采用单只晶闸管，逆变侧每个桥臂采用两只晶闸管串联，所述晶闸管的数量一共24只，电压和电流设计裕量大于2.8 倍额定电压电流值，每只所述晶闸管设有一组型材散热器，一组RC阻容吸收，一块触发板。所述整流模块和逆变模块还可以分别设置两组过热保护开关。

所述第二桥臂组包括：

相互并联的桥臂支路，每个桥臂支路包括相互串联的上、下第二桥臂；

所述第二桥臂包括；

第二晶闸管阀、第二触发板、第四快速熔断器和第二阻容吸收器，所述第二晶闸管阀包括交替设置的晶闸管和散热器；

所述第二晶闸管阀与所述第四快速熔断器串联后，再与第二阻容吸收器并联；

所述第二晶闸管阀与所述第二触发板连接；

所述第二晶闸管阀数目为2个，且相互串联；

所述第二触发板包括高频电源。

所述第一电流传感器用于测量整流模块输入侧电流；所述电压变送器用于测量输出三相电压的电压变送器。

所述整流模块中每个第一桥臂组的输入侧还连接有用于释放过电压的压敏电阻。

如图3-7所示，其中，整流模块、逆变模块和平波电抗模块分别安装在 1200*1500*2300(mm)的机柜内、1200*1500*2300(mm)的机柜内和 2600*1500*2300(mm)的机柜内。机柜上安装有指示灯和状态表计，便于操作人员观察设备运行状态。机柜顶部均设有扇热风道，各机柜内的所有一次回路均采用铜排连接。

本实用新型的工作原理如下：

当整流模块收到双脉冲触发信号时连通电网，电网发出的交流电经过整流模块的第一快速熔断器和第一电流传感器后送至整流模块的两个第一桥臂组，所述两个第一桥臂组将交流电整流成直流电；直流电经过平波电抗模块中的霍尔传感器和电压变送器后传至平波电抗器，所述平波电抗器对直流电中的谐波进行过滤，并将滤掉谐波之后的直流电发送至逆变模块的第二桥臂组；所述第二桥臂组将直流电逆变为交流电后经过第二电流传感器和第二快速熔断器输出至励磁系统的同步电机并驱动同步电机运行。

整流模块的第一快速熔断器和逆变模块中的第二快速熔断器分别用于对第一桥臂组、第二桥臂组进行过流保护；

整流模块中的第一电流传感器用于获取第一桥臂组发送给平波电抗器的直流电并发送至外部控制器，逆变模块中的第二电流传感器用于获取平波电抗器发送给第二桥臂组的直流电并发送至外部控制器，平波电抗模块中的霍尔传感器和电压变送器用于检测平波电抗器的直流电并发送至外部控制器；当直流电发生异常时(即超出预设电流和/或电压阈值时)，外部控制器发出控制信号切断第一桥臂组、第二桥臂组和/或平波电抗器，以实现对第一桥臂组和第二桥臂组的过流保护。

如图2所示脉冲原理，满足以下条件：

触发时间不超过5分钟，逆变模块输出在0-6Hz时，脉冲阵列宽度为5ms；

长期触发，逆变模块输出在6-15Hz时脉冲阵列宽度3ms时；

可长期触发，逆变模块输出在15Hz以上时脉冲阵列宽度1ms时。

测量直流电压电流信号：

1)在整流、逆变侧加装CT，提供电流测量信号，单相CT针对两路整流桥A、 C相测量，以及一路逆变桥A、C相测量，共六路电流信号；

2)整流、逆变装置加装3组三相PT，输出三相电压测量信息：

3)直流母线加装霍尔电流传感器和电压变送器。

直流平波电抗器保护信号：

1)主模块硬件保护：整流模块输入侧、逆变输出侧加装压敏电阻，当发生过电压的时候释放过电压，整流模块进线侧串接快速熔断器，着重于整流器的整体保护，以保证在高压断路器不能及时切断故障电流时，快速熔断器可以快速切断故障电流。

2)主模块电气控制系统提供以下保护动作信号：晶闸管组件过热信号、快速熔断器动作信号、风机动作信息和风压继电器信号；

接口二次信号(不含光纤触发、返读)，包括二次控制、保护、测量等信号采用航空快插连接，采用魏德米勒插头。

以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。