组合式模块化变频器及供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种组合式模块化变频器及供电系统，组合式模块化变频器包括输入输出配电模块、监控显示模块、变频器功率单元模块、液体冷却管路模块。所述的供电系统包括可由多台相同的组合式模块化变频器组成。本发明专利技术中的组合式模块化变频器中的模块既可以独立运行，也可以通过并联控制系统并联运行，变频器功率模块可实现电气的快速连接，变频器中的故障模块可以在不影响变频器运行的状态下进行更换。可实现R+r冗余的组合式模块化变频器，并具备R+r+X灵活的扩展能力。由本发明专利技术中的组合式模块化变频器组成的供电系统，本供电系统中的组合式模块化变频器既可以独立运行，也可以通过并联控制系统并联运行。可以实现故障单元的快速切除和替换。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种组合式模块化变频器及供电系统，组合式模块化变频器包括输入输出配电模块、监控显示模块、变频器功率单元模块、液体冷却管路模块。所述的供电系统包括可由多台相同的组合式模块化变频器组成。本专利技术中的组合式模块化变频器中的模块既可以独立运行，也可以通过并联控制系统并联运行，变频器功率模块可实现电气的快速连接，变频器中的故障模块可以在不影响变频器运行的状态下进行更换。可实现R+r冗余的组合式模块化变频器，并具备R+r+X灵活的扩展能力。由本专利技术中的组合式模块化变频器组成的供电系统，本供电系统中的组合式模块化变频器既可以独立运行，也可以通过并联控制系统并联运行。可以实现故障单元的快速切除和替换。【专利说明】组合式模块化变频器及供电系统
本专利技术属于一种变频器及供电系统，具体涉及一种组合式模块化变频器及供电系 统。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，应用于工业场合的变频器产品的可靠性得到了很好的 保证。但是在一些对供电可靠性要求极为严格的场合，常常采用增加备用变频器的方式来 提高供电的可靠性，保障供电设备的可靠运行。这样虽然可以提高供电系统的可靠性，但是 却增加了系统的成本投入，为今后的运行维护也增加了负担。 在工业应用场合，有通过并联控制技术扩展容量的变频器产品。但是其控制系统 往往采用的是统一控制，即控制器，只有一套或有限数量的冗余备份，一旦控制器被损坏， 整套变频器系统就处于瘫痪状态，不能继续正常工作，仍然需要外部配备冗余变频器设备 来保证整个供电系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题而提出，其目的是提供一种组合式模块化变频器及供电系 统。 本专利技术的技术方案是：一种组合式模块化变频器，包括输入输出配电模块、监控显 示模块和液体冷却管路模块，还包括由多个相同变频器功率单元模块构成的R+r冗余组合 式模块化变频器或者构成R+r+X冗余组合式模块化变频器，所述的变频器功率单元模块和 监控显示模块之间通过通讯总线、状态信号总线实现通讯，变频器功率单元模块、监控显 示模块、通讯总线组成模块化变频器通讯网络，实现冗余并联均流控制。 所述输入输出配电模块与各模块间通过输入电气快速接头和输出电气快速接头 连接。 变频器功率单元模块中包括变频器功率单元模块主回路和变频器功率单元模块 控制系统；所述的变频器功率单元模块主回路包括依次连接的输入电气快速接头、输入空 气开关、输入电抗器、直流母线预充电器、输入电流传感器、整流主功率器、直流母线电容、 逆变器主功率器、输出滤波电感电容、输出电流传感器、输出继电器、输出空气开关和输出 电气快速接头；所述的变频器功率单元模块控制系统包括控制及通讯信号快速接头、对整 流器进行控制的整流控制器、对逆变器进行控制的逆变控制器、并机调节的并机及通讯控 制器、实现通讯的通讯总线和状态信号总线，变频器功率单元模块具有冗余扩展功能，并且 在不停机的情况下快速更换。 所述的液体冷却管路模块由冷却总水路、旁通水路、支水路组成，其中，其中冷却 总水路由输入总水路阀门、输入总水路安装法兰、流量传感器和输出总水路安装法兰组成， 为各支水路提供总水路开关、流量测量并提供安装接口；旁通水路由旁通阀门控制，用于安 装过程中管道冲洗等作业；支水路由功率模块冷却水支路阀门和双封闭快速连接器组成， 模块的冷却水输入、输出支路各有一组。 -种组合式模块化变频器组成的变频供电系统，包括多个相同的组合式模块化变 频器组成的R台组合式模块化变频器供电系统、r台组合式模块化变频器供电系统，由通讯 总线和状态信号总线组成的供电系统通讯网络将多个组合式模块化变频器连接，实现R+r 冗余变频供电系统。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术中的变频器中的模块既可以独立运行，也可以通过并联控制系统并联运行，变 频器可实现电气的快速连接，变频器中的故障模块可以在变频器运行的状态下进行更换。 本专利技术中的每个变频器中包含多个相同的功率单元模块，而且变频器中还存在功率单元模 块的扩展空间，变频器中的冗余功率单元模块大大提升了变频器的可靠性，由多台上述变 频器并机即可组成高可靠性的供电系统。而且本专利技术中的液体冷却系统也实现在运行状态 下的更换，提高了操作性和稳定性。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的组合式模块化变频器结构示意图； 图2是本专利技术的变频器功率单元模块结构图； 图3是本专利技术的变频器组合拓展示意图； 图4是本专利技术的变频器中模块在运行中更换的示意图； 图5是本专利技术的变频器功率单元模块并机分载的示意图； 图6是本专利技术的变频器环形通讯与状态信号通讯网络示意图； 图7是本专利技术的R + r冗余变频供电系统结构示意图； 图8是本专利技术变频供电系统环形通讯与状态信号通讯网络示意图； 图9是本专利技术的变频器液体冷却系统示意图。 其中： 1组合式模块化变频器 2输入输出配电模块 3监控显示模块 4-1?4-n变频器功率单元模块 5液体冷却管路模块 6变频器功率单元模块主回路 7输入电气快速接头 8输入空气开关 9输入电抗器 10直流母线预充电器 11输入电流传感器 12整流主功率器 13直流母线电容 14逆变器主功率器 15输出滤波电感电容 16输出电流传感器 17输出继电器 18输出空气开关 19输出电气快速接头 20变频器功率单元模块控制系统 21控制及通讯信号快速接头22整流器控制器 23逆变器控制器 24并机及通讯控制器 25通讯总线 26状态信号总线 27机柜 28 R个变频器功率单元模块 29 r个变频器功率单元模块30 R + r冗余组合式模块化变频器 31 X个变频器功率单元模块 32 R + r + X冗余组合式模块化变频器 33 R台组合式模块化变频器供电系统 34 1台组合式模块化变频器供电系统 35 R + r冗余变频供电系统36故障模块化变频器 37故障模块 38去除故障模块的模块化变频器 39备用模块 40恢复后的模块化变频器 41输入总水路阀门 42输入总水路安装法兰 43冷却总水路 44变频器功率模块冷却水支路阀门 45旁通阀门 46双封闭快速连接器 47流量传感器 48输出总水路安装法兰 49通讯及状态信号通讯总线50输出母线 51某一变频器功率单元模块输出电压波形 52输出母线电压波形 53模块化变频器通讯网络 54供电系统通讯网络。 【具体实施方式】 以下，参照附图及实施例对本专利技术进行详细说明： 如图1?2所示，一种组合式模块化变频器1，包括输入输出配电模块2、监控显示模块 3、多个相同的变频器功率单元模块4-1?4-n和液体冷却管路模块5 (在选择液体冷却方 式时使用）。 其中，输入输出配电模块2将市电经过线路分配提供给有需求的各个模块，并将 功率模块输出的电能汇总到输出母线50,提供给负载。市电输入、输出母线50分别与各个 模块之间采用输入电气快速接头7和输出电气快速接头19连接，可在通电但不通过大电流 (负载电流）的情况下快速热插拔。 监控显示模块3通过通讯总线25的CAN总线，实现监控显示模块3和功率单元模 块4-1?4-n之间的通讯工作，监控显示模块3采用MCU (微控制器）作为控制核心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式模块化变频器，包括输入输出配电模块（2）、监控显示模块（3）和液体冷却管路模块（5），其特征在于：还包括由多个相同变频器功率单元模块（4‑1～4‑n）构成的R+r冗余组合式模块化变频器或者构成R+r+X冗余组合式模块化变频器，所述的变频器功率单元模块（4‑1～4‑n）和监控显示模块 （3）之间通过通讯总线（25）、状态信号总线（26）实现通讯，变频器功率单元模块（4‑1～4‑n）、监控显示模块（3）、通讯总线（25）组成模块化变频器通讯网络（53），实现冗余并联均流控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭树文，韩山岭，王伟强，魏振，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12