CN203984236U - 一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，包括两路交错并联的BoostDC/DC变换器、单片机控制电路和输出二极管，单片机控制电路的输出端与两路交错并联的BoostDC/DC变换器相连，两路交错并联的BoostDC/DC变换器的输出端连接输出二极管。本实用新型可用于中高压变频器，两路交错并联的Boost拓扑结构不仅可降低功率管的电流应力，有利于电路选择小电流、高性能的功率管（功率管的选型更广泛），还能减小输出总电流的纹波，延长输出电容的寿命，还提高了变换器的功率等级。

Description

一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备

技术领域

    本实用新型涉及的是一种工业现场的变频器控制***，具体涉及一种抗晃电的中高压电压暂降保护设备。

背景技术

目前，多数工业现场的变频器控制***面临的最大问题就是抗晃电能力差，主要表现在以下方面：1）控制电路抗晃电能力差，当工业现场出现晃电时，控制电路失电，变频器就停止工作。2）变频器本身抗晃电能力差，当工业现场交流电压瞬间跌落时，变频器会欠压保护，从而导致变频器拖动的电机停止工作；当电压恢复时，变频器会重新启动。这是变频器本身的固有特性，基本上变频器都存在这种问题。

目前市场上的变频器抗晃电保护设备均只能用于保护低压变频器，而工业现场中已有越来越多的中高压变频器在工作，针对目前已有的电压暂降保护设备无法保护中高压变频器免受晃电的影响，因此一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备的开发很有必要。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种中高压直流负载的电压暂降保护设备，该保护设备能够解决中高压变频器抗晃电能力差的问题。

实用新型内容：为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，包括两路交错并联的Boost DC/DC变换器、单片机控制电路和输出二极管，所述单片机控制电路的输出端与所述两路交错并联的Boost DC/DC 变换器相连，所述两路交错并联的Boost DC/DC 变换器的输出端连接所述输出二极管。

进一步优选，还包括RS-485通讯接口和人机交互界面；所述人机交互界面通过RS-485接口与所述单片机控制电路相连。

进一步优选，所述单片机控制电路采用单片机PIC16F72。

进一步优选，所述两路交错并联的Boost DC/DC 变换器的功率管均选用英飞凌IGBT模块。

有益效果：相比于现有技术，本实用新型的中高压电压暂降保护设备通过两路交错并联的Boost DC/DC变换器来实现升压，可用于中高压变频器，两路交错并联的Boost拓扑结构不仅可降低功率管的电流应力，有利于电路选择小电流、高性能的功率管（功率管的选型更广泛），同时还减小了输出总电流的纹波，延长输出电容的寿命，还提高了变换器的功率等级；其次，本实用新型采用数字控制技术，能够在直流供电模式下工作，输出稳定的中高压直流电，为中高压变频器提供稳定的工作电压，确保***工作的安全平稳；本实用新型中高压电压暂降保护设备能够有效保证变频器正常、稳定工作，其结构简单、操作方便。

附图说明

图1为本实用新型保护设备的结构示意图；

图2为本实用新型保护设备的工作示意图；

图3为本实用新型中两路交错并联的Boost DC/DC变换器的电路图；

图4为单片机控制电路的主控流程图。

具体实施方式

    下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，包括两路交错并联的Boost DC/DC变换器、单片机控制电路和输出二极管，单片机控制电路的输出端与两路交错并联的Boost DC/DC 变换器相连，两路交错并联的Boost DC/DC 变换器的输出端连接输出二极管，本实用新型还包括RS-485通讯接口和人机交互界面，人机交互界面通过RS-485接口与单片机控制电路相连；其中，单片机控制电路采用单片机PIC16F72，两路交错并联的Boost DC/DC 变换器的功率管均选用英飞凌IGBT模块。本实用新型还可通过人机交互界面和RS-485通讯接口对其进行远程智能控制。

如图2所示，本实用新型中高压电压暂降保护设备（HVSP）采用直流电源（蓄电池组）供电，蓄电池组作为HVSP模块中两路交错并联Boost变换器的输入能量来源，HVSP输入电压的大小由串联的电池数量决定，通过两路交错并联的Boost DC/DC变换器对电池组电压进行升压，两路交错并联的Boost DC/DC 变换器通过输出二极管与变频器的直流母线端相连。

如图3所示，两路交错并联的Boost DC/DC变换器采用单片机控制电路作为控制器，两功率管Q1，Q2的导通占空比相等，Q2滞后Q1二分之一个开关周期导通，与单个Boost DC/DC相比，交错并联的Boost拓扑结构可降低功率管的电流应力，有利于电路选择小电流、高性能的功率管，还可提高变换器的功率等级，减小输出总电流的纹波；其中，U_in为输入电压，U_o为输出电压，第一路Boost DC/DC电路由L1、C1、C2、 Q1、 D1构成，L1为电感，C1、C2为电容，功率管Q1选用IGBT模块，二极管D1选用快恢复二极管；与第一路Boost DC/DC电路交错并联的第二路Boost DC/DC电路由L2、C3、C4、 Q2、 D2构成，L2为电感，C3、C4为电容，功率管Q2选用IGBT模块，二极管D2选用快恢复二极管。

由图4可知，在直流电源供电模式下，通常要求直流电源的输入电压要低于Boost DC/DC变换器的输出电压，通过单片机控制电路来采样输入电压信号，然后单片机通过程序运算给出交错并联Boost变换器功率管的驱动信号，交错并联的Boost变换器开始工作（其中两功率管Q1，Q2的导通占空比相等，Q2滞后Q1二分之一个开关周期导通），实现升压作用，其输出为稳定的中高压直流电。当变频器的交流输入电压正常时，变频器母线电压大于HVSP的输出电压，输出二极管反向截止，HVSP处于待机状态；当交流电网出现晃电时，变频器的直流母线电压就会下降，此时输出二极管正向导通，因此交错并联的Boost变换器输出的中高压直流电就会送到变频器的直流母线端，为其提供电压支撑，保证了变频器不会因交流电压的下降而停机，HVSP模块起到了对变频器的电压支撑作用；同时利用电流传感器来检测输出电流，通过单片机控制电路来采集电流并送到单片机内部进行处理，HVSP设备检测到有输出电流，单片机开始支撑计时；当交流电网电压恢复正常后，输出二极管反向截止，输出电流为零，单片机停止计时，HVSP自动退出支撑，为下次出现电网晃电或停电做好准备。

本实用新型的中高压电压暂降保护设备在交流电网出现晃电时，能自动投入工作，在电网恢复正常后，能自动退出支撑，再次由交流电网为变频器供电。另外，在所需负载功率较小时，可以由单个保护设备独立工作；当所需负载功率较大时，可以采用多个保护设备并联工作，此时多个保护设备并联后的输出端连接变频器的直流母线端，且不会出现环流。

上述实施方式为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，其特征在于：包括两路交错并联的Boost DC/DC变换器、单片机控制电路和输出二极管，所述单片机控制电路的输出端与所述两路交错并联的Boost DC/DC变换器相连，所述两路交错并联的Boost DC/DC变换器的输出端连接所述输出二极管。 

2.根据权利要求1所述的用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，其特征在于：还包括RS-485通讯接口和人机交互界面；所述人机交互界面通过RS-485接口与所述单片机控制电路相连。 

3.根据权利要求2所述的用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，其特征在于：所述单片机控制电路采用单片机PIC16F72。 

4.根据权利要求3所述的用于中高压直流负载的电压暂降保护设备，其特征在于：所述两路交错并联的Boost DC/DC变换器的功率管均选用英飞凌IGBT模块。