专利名称：免维护变频型交流不停电电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及了一种变频型交流不停电电源，特别适用于冶金、石化等行业交流异步电机驱动的工艺设备不允许停电场合的应急不停电电源。
目前，国际国内各种品牌的交流不停电电源(UPS)输出电源频率均为50HZ固定频率，仅适用于计算机、通讯、保安及办公设备，设计的过载能力较低。如果用于电机负载起动时，电流可达额定电流的5～7倍，迫使选择不停电电源容量要为电机容量的3～5倍，否则会造成跳闸或无法起动，运行不可靠。增大UPS的容量可满足电机起动，但势必增大几倍的投资。各种通用型变频器用于交流异步电机起动时，由于采用电压频率同时控制(V/f＝常数)，即限制了起动电流，又不丢失起动转矩，而且具有变频调速功能，但所有变频器均不具备不停电电源功能。
本实用新型的目的是提供一种装置，集UPS不停电电源功能和变频器可变频率功能于一身，专门用于各种交流异步电机负载的变频起动、调速运行，并且具有交流停电也可不间断运行，确保工艺设备不停电的功能。
本实用新型的目的地是通过如下技术方案来实现的本实用新型由三相AC电源经整流器获得直流电压，经电容滤波后，通过三相逆变器获得三相交流输出，其特征在于整流器与三相逆变器之间连接一个双机热备型充电控制器，由脉宽调制信号控制充电控制器的电压和电流输出，经电抗器ILF和电容C3C4滤波后对一个免维护全密闭阀控型铅酸电池组成的电池组进行恒压限流充电，其电池组与三相逆变器由功率二极管3VD的隔离。
本实用新型的双机热备型充电控制器可以由两个IGBT功率器件构成，两个IGBT的控制极始终有脉宽调制信号，两个充电控制器共用一套电压传感器和电流传感器作为反馈信号，使两个IGBT的发射极始终有稳定的直流电压输出。两个IGBT的发射极接有一组二极管1VD、2VD组成的最大值选择开关，使正常时只有一个IGBT的电压通过二极管1VD或2VD输出。两个IGBT的控制极始终有脉宽调制信号由一工业PLC进行输出控制。
本实用新型与现有技术相比具有具有操作简单、显示直观、运行可靠的特点。
本实用新型的
如下图1是本实用新型的电气原理图。
以下结合附图说明对本实用新型作进一步详细的描述如图1所示，本实用新型的三相AC电源经整流器获得532V的直流电压，经电容C1C2滤波后，一路通过三相逆变器获得0～380V、0～300HZ的三相交流输出；另一路通过一个双机热备型充电控制器(采用IGBT功率器件)，用脉宽调制技术控制充电控制器的电压和电流输出，经电抗器ILF和电容C3C4滤波后对一个由42节免维护全密闭阀控型铅酸电池组成的电池组进行恒压限流充电，使电池组永远处于浮充状态。由于功率二极管3VD的隔离，使充电控制器与逆变器各自独立工作，逆变器可实现电机负载的变频起动和调速运行，此时装置作用与一台通用型交直交变频器完全相同。仅在交流电源忽然停电时，充电控制器停止对电池组的充电，而此时功率二极管3VD的阴极电压下降，使电池组540V全电压通过3VD瞬间放电(仅为二极管正向导通时间毫微秒级)，给三相逆变器提供不间断的输入直流电源，使电机实现不间断运行。当交流电源恢复供电时，充电控制器自动恢复工作，对电池组补偿充电，同时三相逆变器自动转换为整流器供电，电机仍旧保持原运行状态。
对于允许电机短时间断运行的场合，可在本装置三相逆变器的输入侧通过两台交流接触器进行切换，交流电源正常时由一台接触器对电机供电，交流停电时，自动切换至另一台接触器通过本装置供电，实现变频起动，继续运行，切换时间为0.1S左右。
双机热备型充电控制器是在线式热备，两个IGBT功率器件都处于在线热备状态工作，即两个IGBT的控制极始终有脉宽调制信号，由于两个充电控制器共用一套电压传感器和电流传感器作为反馈信号，使两个IGBT的发射极始终有稳定的直流电压输出，只是由于两个IGBT的发射极接有一组二极管1VD、2VD组成的最大值选择开关，使正常时只有一个IGBT的电压通过二极管1VD或2VD输出，或是两个IGBT工作于轮流输出状态(高频切换)，只有当一个IGBT的控制极失去脉宽调制信号或是出现断路故障时，另一只IGBT的输出电压通过二极管1VD或2VD瞬间送出，切换时间仅为二极管的正向导通时间(毫微秒级)，丝毫不影响对电池组的充电过程。
本装置监控系统由一台工业PLC完成，配有相应的控制程序和监控软件，带有触摸式全汉化智能操作显示板，完成充电电压、充电电流、电机频率、电机电流等参数显示、故障查询、充电控制器和逆变器的起停操作和整个系统的状态画面显示。监控系统由电池组中18节电池提供直流220V经DC/DC变换器供电，确保交流停电时也能正常工作，使整个电源系统具有操作简单、显示直观、运行可靠的特点。
本装置的技术特点1、集UPS和变频器功能于一身，容量大，应用范围广，不间断供电，能变频起动、调速，运行可靠，添补了国内空白。
2、容量范围宽2.2KW-1500KW，适用于各种低压工业电机供电。
3、具有变频软起动功能，起动电流可随意设定，不仅不降低起动转矩，而且对于相同容量的电机，电源设计容量仅为普通UPS的1/3，而价格约为UPS的1/2，性能价格比优异。
4、可实现在线运行，正常时由电网经逆变器供电，电网停电时，可以零秒时间切换至电池供电，丝毫不影响工艺设备的运行，停电维持时间可根据负载大小选电池容量确定。
5、具有变频调速功能，如用于恒压供水、恒压供油系统，可实现节能，并且在电网停电后也能正常运行，可谓“一机多功能”。
权利要求1.一种免维护变频型交流不停电电源，三相AC电源经整流器获得直流电压，经电容滤波后，通过三相逆变器获得三相交流输出，其特征在于整流器与三相逆变器之间连接一个双机热备型充电控制器，由脉宽调制信号控制充电控制器的电压和电流输出，经电抗器ILF和电容C3C4滤波后对一个免维护全密闭阀控型铅酸电池组成的电池组进行恒压限流充电，其电池组与三相逆变器由功率二极管3VD的隔离。
2.根据权利要求1所述的免维护变频型交流不停电电源，其特征在于双机热备型充电控制器由两个IGBT功率器件构成，两个IGBT的控制极始终有脉宽调制信号，两个充电控制器共用一套电压传感器和电流传感器作为反馈信号，使两个IGBT的发射极始终有稳定的直流电压输出。
3.根据权利要求1或2所述的免维护变频型交流不停电电源，其特征在于两个IGBT的发射极接有一组二极管1VD、2VD组成的最大值选择开关，使正常时只有一个IGBT的电压通过二极管1VD或2VD输出。
4.根据权利要求3所述的免维护变频型交流不停电电源，其特征在于两个IGBT的控制极始终有脉宽调制信号由一工业PLC进行输出控制。
专利摘要本实用新型涉及了一种变频型交流不停电电源,特别适用于冶金、石化等行业交流异步电机驱动的工艺设备的应急不停电电源。本实用新型由三相AC电源经整流器获得直流电压,经电容滤波后,通过三相逆变器获得三相交流输出,整流器与三相逆变器之间连接一个双机热备型充电控制器,由脉宽调制信号控制充电控制器的电压和电流输出,经电抗器ILF和电容C
文档编号H02M5/00GK2383269SQ9921500
公开日2000年6月14日 申请日期1999年6月14日 优先权日1999年6月14日
发明者童林毅, 张奇, 张立阳 申请人:深圳尤尼-菲斯有限公司