变频及电能质量综合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力电子变流装置，特别是公开一种变频及电能质量综合装置。
【背景技术】
[0002]使用变频器驱动电机可以实现工艺调速，节能降耗以及电机的软启动等功能。随着技术的进步和成本的降低，变频器的使用越来越广泛，由变频器及其它装置引起的电网功率因数降低，谐波增大等电能质量问题也得到越来越多的重视。对于功率因数降低的问题，一般会配置无功补偿装置，如SVC/SVG等，大型电机则会使用同步电机代替异步电机实现无功补偿；为了消除谐波，一般会配置滤波器(无源或有源)或者在变流器输入侧使用多绕组变压器。配置无功补偿装置或滤波器会增加客户的成本并占用一定的安装空间，而使用同步电机代替异步电机或者在变频器输入侧使用多绕组变压器同样会增加成本，且会增加系统的复杂程度，降低系统的可靠性。
[0003]在很多应用场合，尤其是安装有多台变频器的应用现场，由于各种原因，总会有一些变频器长期处于停运状态，例如:变频器冗余配置的场合，备份的变频器长期停运；在项目建设初期，其他设施未就绪导致的变频器闲置等。此外，在大型电机软启动的应用场合，变频器仅在机组启动时运行，电机并网后变频器退出工作，而为了避免电机并网后功率因数过低，大型电机软启动一般都采用同步电机，从而导致客户成本上升，系统可靠性降低。前述的应用场合中，为了解决电能质量降低的问题，均需要采取额外的措施。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种易于实现，基于成熟的变频调速技术和电能质量调节技术，成本低，可靠性高的变频及电能质量综合装置。本实用新型可以运行电机驱动模式用于驱动电机正常生产，或者运行电能质量治理模式用于无功补偿和/或谐波消除，客户可以根据需要灵活切换，尤其适用于变频器利用率不高同时又需要进行电能质量治理的应用场合。
[0005]本实用新型是这样实现的:一种变频及电能质量综合装置，其特征在于:包括进线开关、变流器、切换单元、电流传感器，所述变流器的输入端通过所述进线开关接至上级网侧变压器的二次侧母线，所述变流器的输出端与所述切换单元相连，所述切换单元分别与电机、上级网侧变压器的二次侧母线相连；所述电流传感器检测上级网侧变压器的总电流信号或检测外部负载支路的输入电流信号，测得的电流信号连接至所述变流器。
[0006]所述切换单元包括开关单元、换流单元，所述变流器包括电能质量治理模式、电机驱动模式两种工作模式，所述变流器通过所述切换单元在电能质量治理模式与电机驱动模式间相互切换。
[0007]所述切换单元包括由第一开关和第二开关组成的开关单元、由第一电抗器或第一滤波器组成的换流单元，所述变流器通过所述第一开关连至所述电机，所述第二开关与所述第一电抗器或第一滤波器串联，第二开关与第一电抗器或第一滤波器串联后的一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间；第二开关与第一电抗器或第一滤波器串联后的另一端连接至所述变流器的输出端；所述第二开关与所述第一电抗器或第一滤波器的位置可以互换。
[0008]所述电流传感器设有2组，2组电流传感器分别测量两段二次侧母线的电流信号。
[0009]所述变流器中设有内置输出电抗器或内置输出滤波器，所述内置输出电抗器或内置输出滤波器构成换流单元，所述切换单元包括第三开关、第四开关构成的开关单元，所述变流器的内置输出电抗器或内置输出滤波器通过所述第三开关连入电机；所述第四开关的一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间，所述第四开关的另一端连于所述变流器与第三开关之间。
[0010]所述切换单元的开关单元还包括第五开关，所述第五开关的一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或所述进线开关与变流器之间，所述第五开关的另一端连至第三开关与电机之间。
[0011 ] 所述变流器中设有内置输出电抗器或内置输出滤波器，所述内置输出电抗器或内置输出滤波器构成换流单元，所述切换单元包括第六开关构成的开关单元，所述变流器的内置输出电抗器或内置输出滤波器分别与所述电机、第六开关的一端相连，所述第六开关的另一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间。
[0012]所述变流器配置有外置输出电抗器或外置输出滤波器，所述外置输出电抗器或外置输出滤波器构成换流单元，所述切换单元包括第七开关、第八开关构成的开关单元，所述变流器的输出与所述外置输出电抗器或外置输出滤波器的一端相连，所述外置输出电抗器或外置输出滤波器的另一端通过所述第七开关连入电机；所述第八开关的一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间，所述第八开关的另一端连于所述外置输出电抗器或外置输出滤波器与第七开关之间。
[0013]所述切换单元的开关单元还包括第九开关，所述第九开关的一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或所述进线开关与变流器之间，所述第九开关的另一端连至第三开关与电机之间。
[0014]所述变流器配置有外置输出电抗器或外置输出滤波器，所述外置输出电抗器或外置输出滤波器构成换流单元，所述切换单元包括第十开关构成的开关单元，所述变流器的输出与所述外置输出电抗器或外置输出滤波器的一端相连，所述外置输出电抗器或外置输出滤波器的另一端分别与所述电机、第十开关的一端相连，所述第十开关的另一端连至上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间。
[0015]所述切换单元包括由输出变压器和/或第三电抗器或第三滤波器构成的换流单元、由第十一开关和第十二开关构成的开关单元，所述变流器通过第十一开关连至所述电机；所述第十二开关、第三电抗器或第三滤波器、输出变压器串联，所述第十二开关、第三电抗器或第三滤波器、输出变压器串联后的一端连至所述上级网侧变压器的二次侧母线或连至所述进线开关与变流器之间，所述第十二开关、第三电抗器或第三滤波器、输出变压器串联后的另一端连于所述变流器与所述第十一开关之间；所述第十二开关、第三电抗器或第三滤波器、输出变压器三者的位置可以互换；当所述输出变压器的漏抗为2%_30%时，省略所述第三电抗器或第三滤波器中靠近输出变压器侧的那组电抗器。
[0016]所述切换单元包括由输入变压器和/或第四电抗器或第四滤波器构成的换流单元、由第十三开关和第十四开关构成的开关单元，所述输入变压器为至少有3个绕组的多绕组变压器；所述变流器通过所述第十三开关连至所述电机；所述第十四开关与所述第四电抗器或第四滤波器串联，所述第十四开关与所述第四电抗器或第四滤波器串联后的一端与所述输入变压器的一个二次绕组相连，所述第十四开关与所述第四电抗器或第四滤波器串联后的另一端连于所述变流器与第十三开关之间；所述输入变压器还连于所述变流器的输入端与进线开关之间；所述第十四开关与所述第四电抗器或第四滤波器的位置可以互换；当所述输入变压器的漏抗为2%_30%时，省略所述第四电抗器或第四滤波器中靠近输入变压器侧的那组电抗器。
[0017]所述进线开关、变流器、切换单元均为3相，所述变流器为3相交直交型逆变器，电压等级为380V~15kV。
[0018]本实用新型的有益效果是:1)基于成熟的变频驱动技术和电能质量调节技术，易于实现，可靠性高；2)对变流器的拓扑类型和电压等级没有特殊要求，适用范围广；3)本实用新型既可以驱动电机又可以进行电能质量治理，在某些应用场合可以省掉电能质量治理装置，增加变频器设备的使用率，降低客户的成本和安装空间；4)在大功率同步电机变频软启动的应用场合，若使用同步电机仅是为了电机并网后提高电网的功率因数，则可以用异步电机代替同步电机，