本发明专利技术提供了一种变频器保护装置，属于变频器保护技术领域；解决了现有变频仅具有低穿组件且故障率高及不具备高穿功能的问题；包括装置壳体，装置壳体固定在变频柜柜体外部，装置壳体内部分区安装有高低压部分电路；电源板与控制板双向通信，控制板与接口板双向通信，装置壳体内部还设置有双路输出驱动板，分别实现对电网电压低穿驱动及高穿驱动，电网电压经过整流电路进入电源板，电源板分别输出电网电压至驱动板，接口板输入端连接变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压，接口板输出端将变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压信号输入控制板，控制板分别输出驱动脉冲信号至驱驱动板两路驱动电路；本发明专利技术应用于变频器。应用于变频器。应用于变频器。
【技术实现步骤摘要】
一种变频器保护装置
[0001]本专利技术提供了一种变频器保护装置，属于变频保护
技术介绍
[0002]变频器的Crowbar组件属于变频器的保护装置(也叫低穿组件)，实时检测变频器电网侧电压，电网电压出现跌落时，低穿组件投入工作，通过大功率电阻卸载多余能量，保证变频器在电网电压跌落时不脱网运行。但是随着风机的运行年限逐渐增加，其故障率和损坏率也在不断上升。
[0003]另外随着新能源快速发展，电网侧增加的变频器数量越来越多，谐波也越来越大，造成Crowbar低穿组件受到的冲击次数也在逐年增加，如果波动相对频繁，那么低穿组件内部卸荷电阻温度上升很快，并且没有散热措施，只依靠自然散热，很容易超温，造成风机停机，需要等到电阻温度降下来以后才能复位运行，影响风机的工作效率。这个主要是由于结构设计紧凑，散热不良造成，同时造成拆装时非常不方便。
[0004]目前，很多风场采用将Crowbar低穿组件屏蔽的方式来处理，这样降低了变频器抗冲击能力，给风机安全运行带来隐患。
[0005]随着近年国家电网要求，现在要求越来越多的变频器具有高穿功能(要求电网电压上扬时，保护变频器不脱网运行)，目前多数变频器只有Crowbar低穿组件，不具备高穿功能，需要另外加装一套高穿设备，增加运维成本。
技术实现思路
[0006]本专利技术为了解决现有变频仅具有低穿组件且故障率高及不具备高穿功能的问题，提出了一种变频器保护装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种变频器保护装置，包括装置壳体，所述装置壳体固定在变频柜柜体外部，所述装置壳体内部分区安装有高低压部分电路，其中低压的电源板、控制板、接口板放置在低压区域，高压的IGBT、整流二极管放置在高压区域；
[0008]所述电源板与控制板双向通信，所述控制板与接口板双向通信，所述装置壳体内部还设置有双路输出驱动板，分别实现对电网电压高穿驱动及低穿驱动，划分为第一驱动电路和第二驱动电路；所述接口板的输入端连接变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压，所述接口板的输出端将变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压信号输入控制板，如果超出限值，控制板输出驱动脉冲信号至第一驱动电路；发电机并网运行时，发电机转子电压经过整流电路进入电源板，电源板将采集到的直流电压信号发送至控制板，控制板经过计算，如果超过限值，控制板输出驱动信号至第二驱动电路；
[0009]所述装置壳体外侧还设置有散热风扇和功率电阻箱，第一驱动电路和第二驱动电路分别通过第一IGBT、第二IGBT将多余能量输入功率电阻箱。
[0010]所述电源板的输入电压范围为0
‑
1400VDC。
[0011]所述电源板上设置有温控控制电路，电源板CPU通过温控控制电路驱动散热风扇，所述电源板CPU还通过故障触发继电器输出故障信号，并将故障信号反馈至控制板。
[0012]所述功率电阻箱内设置有温度反馈电路，将功率电阻箱内的温度信号通过接口板反馈至控制板。
[0013]第一IGBT接入功率电阻箱的线路上设置有第一电流互感器，第二IGBT接入功率电阻箱的线路上设置有第二电流互感器，两个电流互感器将两个IGBT的电流信号通过接口板反馈至控制板上。
[0014]所述控制板还连接有CRT显示器，显示保护装置的故障并记录。
[0015]所述故障触发继电器具体采用固态继电器。
[0016]所述控制板上的CPU内置有低穿、高穿控制算法，所述低穿、高穿控制算法通过PID调节算法对采集的发电机转子电压、电网电压和变频器直流母线电压进行实时调节，在电网电压上升时通过控制第一驱动电路驱动第一IGBT，在电网电压跌落时通过控制第二驱动电路驱动第二IGBT。
[0017]所述高穿控制算法的控制过程如下：
[0018]S1.1装置上电自检进入待机状态，读取电网电压采样值；
[0019]S1.2：控制板判断采集的电网电压是否在标称电压的1.1
‑
1.3倍范围内，当电网电压采样值处于标称电压的1.1
‑
1.3倍范围内时，启动PID调节，计算触发时间，输出驱动信号触发第一IGBT释能；
[0020]S1.3：之后重新判断电网电压是否在标称值范围内，若电网电压处于标称值范围内，则装置进入待机状态，若电网电压不处于标称值范围内，则判断卸荷电阻温度是否在标称值范围内，若卸荷电阻温度处于标称值范围内，则进入步骤S1.2进行新一轮的判断；
[0021]S1.4：若卸荷电阻温度超出标称值范围，则说明冲击能量超出装置卸荷能力，触发故障输出信号，经过光纤接口发送至变频器，做出脱网动作。
[0022]所述低穿控制算法的控制过程如下：
[0023]S2.1装置上电自检进入待机状态，读取电网电压采样值；
[0024]S2.2：控制板判断采集的电网电压是否在标称电压的0.2
‑
0.9倍范围内，当电网电压采样值处于标称电压的0.2
‑
0.9倍范围内时，启动PID调节，计算触发时间，输出驱动信号触发第二IGBT释能；
[0025]S2.3：之后重新判断电网电压是否在标称值范围内，若电网电压处于标称值范围内，则装置进入待机状态，若电网电压不处于标称值范围内，则判断卸荷电阻温度是否在标称值范围内，若卸荷电阻温度处于标称值范围内，则进入步骤S2.2进行新一轮的判断；
[0026]S1.4：若卸荷电阻温度超出标称值范围，则说明冲击能量超出装置卸荷能力，触发故障输出信号，经过光纤接口发送至变频器，做出脱网动作。
[0027]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提供的变频器保护装置同时兼备低穿、高穿功能，这样不仅能够改善原低穿组件故障率高问题，同时还能解决变频器不具备高穿功能的缺陷。一举两得，真正能够实现降本增效，保障风机安全、高效运行。
附图说明
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：
[0029]图1为本专利技术的原理框图；
[0030]图2为本专利技术装置内部的整体电气原理图；
[0031]图3为本专利技术控制板上CPU的电路原理图；
[0032]图4为本专利技术控制板上驱动脉冲的输出电路原理图；
[0033]图5为本专利技术控制板上电源部分及信号反馈的电路原理图；
[0034]图6为本专利技术电源板的电路原理图；
[0035]图7为本专利技术接口板上信号检测及光纤接口的电路原理图；
[0036]图8为本专利技术接口板上功率电阻箱信号反馈的电路原理图；
[0037]图9为本专利技术驱动板上驱动模块的模式选择电路原理图；
[0038]图10为风电机组故障电压穿越曲线；
[0039]图11为本专利技术高穿控制算法的流程图；
[0040]图12为本专利技术低穿控制算法的流程图；
[0041]图13为本专利技术装置的整体结构示意图；
[004本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变频器保护装置，包括装置壳体，其特征在于：所述装置壳体固定在变频柜柜体外部，所述装置壳体内部分区安装有高低压部分电路，其中低压的电源板、控制板、接口板放置在低压区域，高压的IGBT、整流二极管放置在高压区域；所述电源板与控制板双向通信，所述控制板与接口板双向通信，所述装置壳体内部还设置有一块双路输出驱动板，分别实现对电网电压高穿驱动及低穿驱动，划分为第一驱动电路和第二驱动电路；所述接口板的输入端连接变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压，所述接口板的输出端将变频器直流母线电压和电网侧电压互感器的交流电压信号输入控制板，如果超出限值，控制板输出驱动脉冲信号至第一驱动电路；发电机并网运行时，发电机转子电压经过整流电路进入电源板，电源板将采集到的直流电压信号发送至控制板，控制板经过计算，如果超过限值，控制板输出驱动信号至第二驱动电路；所述装置壳体外侧还设置有散热风扇和功率电阻箱，第一驱动电路和第二驱动电路分别通过第一IGBT、第二IGBT将多余能量输入功率电阻箱。2.根据权利要求1所述的一种变频器保护装置，其特征在于：所述电源板的输入电压范围为0
‑
1400VDC，所述电源板上采用双电源模式，一路使用发电机转子侧三相电经过整流桥后的直流电压作为输入，提供DC
±
24V、+15V控制电；另一路使用AC220V交流电作为输入，也提供DC
±
24V、+15V控制电；同时发电机转子三相690V交流电经过降压、运放处理、AD转换后经由电源板输入至控制板CPU中，发电机转子三相690V交流电还通过整流桥电路进入第二IGBT，作为IGBT的输入。3.根据权利要求1所述的一种变频器保护装置，其特征在于：所述电源板上设置有温控控制电路，电源板CPU通过温控控制电路驱动散热风扇，所述电源板CPU还通过故障触发继电器输出故障信号，并将故障信号反馈至控制板。4.根据权利要求1所述的一种变频器保护装置，其特征在于：所述功率电阻箱内设置有温度反馈电路，将功率电阻箱内的温度信号通过接口板反馈至控制板。5.根据权利要求1所述的一种变频器保护装置，其特征在于：第一IGBT接入功率电阻箱的线路上设置有第一电流互感器，第二IGBT接入功率电阻箱的线路上设置有第二电流互感器，两个电流互感器将两个IGBT的电流信号通过接口板反馈至控制板上。6.根据权利要求1所述的一种变频器保护装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：李襄鹏，郝永清，包黎明，
申请(专利权)人：国电华北内蒙古新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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