DC-BANK直接不間斷電源

electric electric electron

現場變頻器正常使用時存在的問題

當輸配電系統中發生短路故障、感應電機啟動、雷擊、開關操作、變頻器以及電容組的投切等事件時,均可引起電壓暫降。其中,短路故障、感應電機啟動和雷擊是引起電壓暫降的主要原因。雷擊時造成的絕緣子閃絡或對地放電會使保護裝置動作,從而導致供電電壓暫降。這種暫降影響範圍大,持續時間一般超過100ms。電機全電壓啟動時,需要從電源汲取的電流值為滿負荷時的500%~800%,這一大電流流過系統阻抗時,將會引起電壓突然下降。短路故障可能會引起系統遠端供電電壓較為嚴重的跌落,影響工業生產過程中對電壓敏感的電氣設備的正常工作,甚至造成嚴重的經濟損失。保護裝置切除故障、誤動以及運行人員誤操作等均可引起供電中斷。當保護裝置跳閘切斷給某一用戶供電的線路時,該供電線路上將出現電壓中斷。這種情況一般僅在該線路上發生故障時才會出現,而相鄰的非故障線路上都將發生不同程度的電壓暫降。

有關電壓驟降之國際標準

主要為歐洲IEC相關檔案所匯整出來的定義[ European standard EN-50160, voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994. ] ,與北美洲IEEE相關檔案所匯整出來的定義 [ IEEE recommended practice for monitoring electric power quality, IEEE Std. 1159-1995, New York: IEEE, 1995. ] [ IEEE recommended practice for evaluating electric power system compatibility with electronic process equipment, IEEE Std. 1346-1998, New Yark: IEEE, 1998. ] 。兩大主流對電壓驟降之定義與規範大致上差異不大,均定義電壓驟降至基頻有效值之0.1 ~ 0.9 pu範圍,時間持續0.5周波(cycle)至30秒內,皆屬於電壓驟降(sag)之定義範圍。

變頻調速系統的原理及對電網質量的要求

隨著電力電子技術的發展,變頻器以其優良的調速性能和顯著的節能效果,越來越被更多的現代化企業所採用,。但由於一些企業的電網電壓不穩定,導致變頻器在使用中產生了新的問題—變頻器低壓跳閘。低電壓通常都是短時的,對傳統的控制系統影響較小,而對變頻器則會產生低壓跳閘導致電機停止,影響生產,尤其對一些關鍵電機影響尤為嚴重。每次由於電網晃電,關鍵電機變頻低壓跳閘造成的非計畫停機,都會給企業造成很大的經濟損失,少則幾十萬,多則幾百萬。解決該問題的關鍵就是如何使變頻器在瞬時低電壓時仍能正常工作。我們根據變頻器的工作原理,採用直流支撐技術即DC-BANK系統(在變頻器直流側加不間斷直流電源提高變頻器的低電壓跨越能力)來解決目前工廠存在的問題。變頻器是由整流器和逆變器兩部分組成。通過對變頻器的研究,變頻器低電壓指其中間直流迴路低電壓(即逆變器輸入電壓過低)。一般的變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護功能。變頻器的逆變器件為GTR時,一旦失壓或停電,控制電路將停止向驅動電路輸出信號,使驅動電路和GTR全部停止工作,電動機將處於自由制動狀態。逆變器件為IGBT時,在失壓或停電後,將允許變頻器繼續工作一個短時間td,若失壓或停電時間totd ,變頻器自我保護停止運行。一般td都在15~25ms,只要電源“晃電”較為強烈,to都在幾秒鐘以上,變頻器自我保護停止運行,使電動機停止運行。

與UPS性能比較


性能

UPS

DC-BANK

對變頻器供電方式

交流UPS對變頻器交流輸入端供電,即使UPS電池放電時,仍需由UPS逆變成交流後供電,可靠性低

DC-BANK對變頻器直流母線供電,使變頻器有交、直流兩路冗餘供電,可靠性高

多台變頻器供電

UPS功率成倍增加,多台變頻器通過斷路器與UPS相連,相互影響大

各變頻器直流迴路相互隔離,影響小

效率

效率低
交流供電時到電機4 變換:
~ / = = / ~ ~ / = = / ~
電池供電時到電機 3 變換:
= / ~ ~ / = = / ~
總效率=UPS效率×變頻器效率

效率高
交流供電時到電機 2 變換:
~ / = = / ~
電池供電時到電機 1 變換:
= / ~
總效率=變頻器效率

工作方式

線上式,交流切換0~10ms

後備式,直流切換0ms

線路位置

與變頻器為交流串聯,需增加一級保護

與變頻器為直流並聯,無需增加保護級別

外殼防護等級

IP20~IP30,不適應惡劣工作環境

IP54或更高,適應工業現場惡劣工作環境

電壓等級

AC380V三相標準

DC540V(對應AC380V)
DC931V(對應AC690V)
適應工業現場各種電機電壓等級

系統容量

帶電機類感性負載,需要5~7倍電機額定容量,單機最大容量400kVA

1.1倍電機額定容量,單機最大容量800kW

大電流衝擊

1.15~1.5瞬間過流衝擊

3倍以上大電流衝擊,支持變頻器直流啟動

系統擴展


可與PLC、DCS安全連鎖,通過工業匯流排上傳數據,組成SCADA系統

安裝方式

一體式

標準電氣櫃,可一體安裝,也可分散安裝,適應現場布局

性價比



故障率



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