DC—BANK系统对变频器抗晃电的应用探讨
时间：2020-12-30 16:02:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：电网晃电现象因为种种原因，在现代工业生产中时有发生。变频器应对晃电能力较差，发生晃电现象时会启动低压保护从而导致设备的停止运行。通过在变频器直流母线侧增加DC-BANK直流支撑系统，当电网出现波动时，系统在DC-BANK的检测单元和执行单元协同作用下，DC-BANK自动切入到变频器的直流母线，从而保证电机在直流电源的支撑下不间断运行，能达到很好的抗晃电效果。
关键词：变频器；DC-BANK系统；抗晃电
中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00
变频器以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性，在工业生产中的应用越来越普及。因为各种各样的因素，晃电现象时有发生，而变频器应对晃电能力较差。当发生晃电时，变频器将启动保护功能，停止运行，造成非计划停车。通过对变频器增加直流支撑系统DC-BANK进行改造，增加其抗晃电能力，能很好的抑制因电网晃电而导致系统非计划停车带来的损失。
1 晃电现象对变频器的影响
晃电是指电网电压暂时跌落或者消失，而在很短的时间内（一般为几秒之内），电源电压又恢复正常的现象。其产生的原因可分为内因及外因：
（1）内因：系统本身接有大功率电动机、整流器、电弧炉之类单相负荷等干扰性负荷，对电网产出负面影响，如无功冲击，谐波，负序等。这些影响可能会通过公共连接点涉及到其他终端用户。
（2）外因：外力破坏、雷电、树枝影响以及配电设备故障、线路切换、电容器投切等均由可能干扰系统，造成电压波动甚至断电，严重时会影响相邻线路，造成有害影响的蔓延。对于10kV线路，其特点是面广，用户分布点多，易产生过电流或短路故障，发生故障后，在线路继电保护作用下，发生故障的回路被切除。在故障发生到故障切除期间，其他回路电压会暂降，导致晃电现象的发生。
大部分变频器都具有失压、过压和瞬间断电的保护功能。在变频器断电或失压后，一般的变频器仍会工作一段时间，若断电或失压的时间大于此工作时间，变频器将启动保护功能，停止运行，造成非计划停车。
2 DC-BANK系统
长期以来，在连续性较强的工艺生产中，当电网发生晃电（甚至毫秒级的断电）等供电故障时，均有可能使电机驱动的动力设备受到较大的扰动甚至停机。造成连续性生产中断，设备损坏，产生大量的次品、废品，造成严重的经济损失。
为解决电动机因电网晃电引发的工艺、设备问题，就出现了用于电动机负载的﹑输出电压和输出频率可变的交流不间断电源DC-BANK。DC-BANK即直流不间断电源，是在交流电网晃电或断电时静态开关开通及时为变频器提供稳定、持续、不间断的直流电源设备，在交直流电源之间达到无扰动切换，保证了变频器继续运行并驱动电动机。DC-BANK是低压电机群专用不间断电源系统，特别适用于多负载连续生产的化纤钢铁，石油化工，玻璃等行业。DC-BANK可有效的解决电网晃电对变频器带来的影响，同时还具备可靠性高，利用效率高等优点。DC-BANK相对于同样应用广泛的UPS，具备以下优点：
（1）UPS因系统复杂，可靠性差，没有标准化等问题，导致维护难度较大；DC-BANK与变频器通常采用的是并联连接形式，系统采用框架式结构，可靠性高，维护起来相对方便。
（2）UPS可靠性不高，需要设计复杂的配置方式提高其可靠性；得益于 DC-BANK与变频器的并联连接形式，使得每个负载的电源保护都相对独立，通过DC-BANK对直流母线供电，就使得变频器在原有的基础上增加了一路直流备用供电，因而具有更高的可靠性。
（3）UPS在带电机类感性负载时，需要5～7倍电机额定容量，且治理谐波电流需要增加有源或无源滤波器；DC-BANK则需要相对较小的电机额定容量（通常为1.1倍）。
（4）DC-BANK系统较UPS具备更高的外壳防护等级，能适应更加恶劣的工业现场环境。
3 DC-BANK系统工作原理
DC-BANK系统主要由充电器、储能单元、检测单元和执行单元等组成。DC-BANK系统工作原理简图1和图2所示。DC-BANK系统基于变频器的系统组织架构。主回路供电在市电正常情况下，经交流配电系统、变频器、电动机受电端，使得电机带动各种电气设备运行。此时DC-BANK系统仅作为变频器的在线备用电源。当电网出现波动时，系统在检测单元和执行单元协同作用下，DC-BANK自动切入变频器的直流母线，保证电机在直流电源的支撑下不间断运行。当市电恢复正常供电，系统在检测单元和执行单元协同作用下，迅速切断DC-BANK，变频器此后恢复为市电供电，蓄电池转为自动维护状态。
4 对丹佛斯FC302系列变频器抗晃电应用探讨
丹佛斯FC302系列变频器虽然具备能量储备功能，在发生掉电时可以使用动能产生的功率控制减速，但在电网长时间掉电情况下，仍需要DC-BANK直流支撐系统来维持变频器的供电，从而保证液体泵的持续运行。如下图所示，主回路供电在市电正常情况下，DC-BANK系统仅作为变频器的在线备用电源，变频器的交流输入信号及变频器的运行和故障信号送到DC-BANK系统的检测单元进行实时检测。丹佛斯FC302系列变频器设有专门的负载共享端子，可接至DC-BANK系统的执行单元。当电网发生晃电现象时，通过DC-BANK系统的检测单元检测到的掉电信号，通过执行单元将DC-BANK系统自动切入变频器的直流母线，从而维持变频器的持续运行。
5 结语
DC-BANK系统目前已在石化、化纤和煤化行业的部分大中型传动系统中成功应用。采用DC-BANK不间断电源系统是不间断供电的一种新的解决方案。在开关类稳压电源，变频器电动机驱动系统，电子镇流器照明系统有很好的技术经济表现。在实际生产过程中，晃电现象是很难避免的，采用直流支撑方法为一次性投资，在晃电现象比较频繁的用电场合，可有效弥补晃电给生产带来的损失，有效稳定系统的正常运行，系统长期运行会产生明显的经济效益。
参考文献：
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