大容量风机用变频器抗电压暂降的方法

权利要求书： 1.一种大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，包括对变频器设置主回路直流欠电压保护和控制电源欠电压保护，其特征是：

1)设置一个“电压暂降计时器”；

2)实时检测变频器主回路的直流电压和变频器控制电源的交流电压；

3)将变频器主回路的直流电压和控制电源的交流电压分别与其对应的额定值进行比较；

4)变频器主回路的直流电压是否低于其额定值的80％？控制电源的交流电压是否低于其额定值的80％？

5)若比较结果为“否”，变频器维持原状态运行；

6)若比较结果为“是”，启动“电压暂降运行模式”，降低变频器的速度给定值，维持变频器主回路的直流电压在额定电压的80％；“电压暂降计时器”启动计时，同时，进一步判断主回路的直流电压是否低于其额定值的65％？

7)检测“电压暂降计时器”计时是否超过250毫秒？

8)若“电压暂降计时器”计时未超过250毫秒，继续维持“电压暂降运行模式”；

9)若“电压暂降计时器”计时超过250毫秒，执行变频器“脉冲封锁”操作，变频器执行“欠电压”保护动作并停止运行，将风机主回路上的进线高压开关“跳闸”断电；

10)在“电压暂降计时器”计时启动后，若主回路的直流电压低于其额定值的65％，则输出“变频器欠电压故障”信号，执行变频器“脉冲封锁”操作，变频器执行“欠电压”保护动作并停止运行，将风机主回路上的进线高压开关“跳闸”断电；

11)在“电压暂降计时器”计时期间，若主回路的直流电压高于其额定值的85％，则停止“电压暂降计时器”计时；如直流电压高于其额定值的85％持续2秒以上，则退出“电压暂降运行模式”，将“电压暂降计时器”计数归零；

所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，通过对变频器控制功能进行扩展，对级联式多电平高压变频器的运行方式进行优化，当电网电压出现“暂降”后，能确保变频器控制系统在电压“暂降”期间内的运行稳定，使得变频器控制电源有一定的短期后备能力，能承受短暂的电网瞬停或电压暂降；

所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，当电网出现电压暂降现象时，采用“电压暂降”运行模式，维持风机持续运行，以规避电压暂降幅度小于设定值的电压暂降故障且持续时间小于设定值的电压暂降故障；

所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，当电网出现电压暂降现象导致变频器故障停机时，在电网电压恢复正常后，通过设定“再起动延迟时间”，以保证电机残留电压的完全消失，再通过“飞车”起动方式，快速使风机加速到原运行速度。

2.按照权利要求1所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，其特征是当电网出现电压“暂降”现象导致变频器故障停机，在电网恢复后，所述的变频器先检测和计算风机驱动电机的剩磁残留电压。

3.按照权利要求1所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，其特征是所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，若电网故障导致电压暂降幅度为额定电压的10％-

70％、持续时间小于200ms时，变频器进入“电压暂降”运行模式，降低风机转速，把机械能转换成电能，维持变频器运行所必须的最低直流电压的要求，变频器继续运行。

4.按照权利要求1所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，其特征是所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，若电压“暂降”幅度超过额定电压的70％，变频器先进入“电压暂降”运行模式，维持风机持续运行；一旦电压“暂降”的持续时间大于250ms，或变频器主回路直流电压低于变频器运行最低允许值时，为了保护变频器与电机避免过热而损坏，变频器立即执行“欠电压”保护动作并停止运行，将风机主回路上的进线高压开关“跳闸”断电，以保护变频器与电机的设备安全。

5.按照权利要求1所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，其特征是所述变频器控制电源的后备电源先由整流器把交流电源整流成直流电压，通过直流电解电容进行储能，然后通过第一DC/DC转换电源模块AR1、第二DC/DC转换电源模块AR2，给变频器提供P5、P15、N15及P24电源；通过DC/AC模块提供1KA的单相220交流50Hz电源，给PLC及继电器提供交流电源。

6.按照权利要求5所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，其特征是所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，只需提供短暂后备电源，以降低后备电源的功率，无需定期对后备电源进行维护。

说明书： 一种大容量风机用变频器抗电压暂降的方法技术领域[0001] 本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于变频器来抵抗电压暂降的方法。背景技术[0002] 众所周知，变频器以其优越的调速性能和节能效果已被广泛应用在风机上。级联式多电平中、高压变频器具有技术成熟、电网侧与电机侧谐波低、功率因数高、且价格比较

便宜的特点，所以大容量风机普遍采用级联式多电平中、高压变频器进行调速。但级联式变

频器承受电压暂降的能力有限，对电网电压暂降比较敏感。

[0003] 在企业供电网络中，由于电网线路、设备异常、大型电气设备启停或雷电等自然灾害，造成企业电网电压暂降(指超过15％电压跌落，含电网瞬停。)是不可避免的，但因电网

故障导致的电压暂降是有一定规律的。绝大多数电网具有自动重合闸功能，即当某一线路

或设备异常后，在切除故障后电网能够快速自动恢复。

[0004] 据美国国家电网电能调查报告，每100公里输电线路平均一年发生电压暂降的次数为3-4次，平均93％以上电网事故导致电压暂降幅度为额定电压的10％-60％，持续时间

在30ms-200ms。附图1为美国国家电网电能质量统计图。对某钢铁公司历年来电网故障统计

分析显示，90％以上电网事故导致电压暂降幅度为额定电压的10％-60％，持续时间在

30ms-250ms；与美国国家电网电能质量统计结果相近。

[0005] 当发生电压暂降时，一方面，级联式多电平变频器主回路直流电压下降，电机带载能力下降，甚至带不动负载，造成变频器过流；另一方面，一旦控制回路电压下降到一定程

度，控制系统可能失控。所以，为了保护变频器，每个变频器都设置了主回路直流欠电压与

控制电源欠电压保护。绝大多数变频器能承受电网瞬停10ms或电网电压跌落10％不停机

维持继续运行的能力；但如果电压暂降幅度超过15％、持续时间超过15ms时，为了保证变频

器的安全，变频器立即报欠电压故障而立即停机，交流进线高压开关跳电。

[0006] 由于大型风机(业内习惯将电机功率大于1000千瓦的风机，称为大型风机，下同)是现场关键设备，一旦大容量风机“失电”(即，因为电源“失电”而导致风机的驱动电机停止

运行)，工艺联锁必然导致整条生产线机组停机，由于工艺方面的原因，有时机组恢复时间

较长，经济损失大。为此，对于大型风机(或泵)来说，迫切需要提高级联式多电平变频器抗

电压暂降的能力。

[0007] 目前，国内、外业界中主要采用以下几种方法来提高变频器抗电网电压暂降能力：[0008] 1、系统设计选型时，选择允许电网电压波动范围大的变频器，电机额定工作电压低于变频器额定输出电压；其优点是企业不需采取其它额外措施；缺点是该类变频器需要

特殊设计、价格昂贵，而且牺牲了变频器的效率，也是一种浪费。

[0009] 2、采用UPS给变频器主回路及控制回路供电，可避免因交流电源发生瞬时停电或电压暂降引起变频器跳闸；优点是抗电网电压暂降能力最强；缺点是UPS

(UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply，不间断电源)体积大，

价格昂贵，维护工作多。

[0010] 3、将动态电压补偿装置串接在电源和通用变频器之间，一旦检测到电压凹陷(下降)，动态电压补偿装置内直流电压逆变成相应幅值和相位的交流电压叠加到电压凹陷的

线路上，使变频器免受电压波动的影响；优点是可短时间补偿电网电压瞬停或跌落，抗电网

暂降能力较强；缺点是动态电压补偿装置是有源的，体积大，价格也比较高。

[0011] 4、使用两台变频器互为热备用。两台变频器供电电源分别引自不同的供电系统，当一台变频器由于某种原因停止运行后，另一台变频器自动投入运行；特点是不具备抗电

网短暂电压下降的能力，但具备抗电网长时间电压暂降的能力；缺点是需要增加投资，而且

需要两路电源供电，有些企业不具备条件。

[0012] 5、在变频器直流回路外加储能电容器、蓄电池，当电网电压暂降时，储能电容器、蓄电池放电；其特点是具备一定抗电压暂降的能力，缺点是需要增加投资，而且需要占用空

间，有些场所不具备条件。

[0013] 6、选择自由停车再启动功能，即当电网电压暂降时，变频器自动封锁脉冲，电机自由停车。当电源复电时，通过速度搜索功能搜索电机的速度，然后自动加速到原运行速度；

其特点是不具备抗电压暂降的能力，但可以缩短电压暂降所造成的设备停机时间。但由于

电网电压恢复具有不确定性，容易造成风机(或泵)突然自启动，存在一定安全隐患。

[0014] 在相关专利文献中，公开号为CN103023063A、CN103904909A、CN102904455A、CN102723908A、CN102904455A、CN103683320A以及CN102723908A的中国发明专利申请中所

公开的技术方案，主要涉及到有关变频器能量回馈及控制方法，以及在不对称电网电压条

件下的网侧变频器控制方法等方面的技术，其与级联式多电平中、高压变频器的结构及控

制方法不同。

[0015] 专利号为CN201320524434.2、CN201220677027.0、CN201020276681.1、CN201020567240.7、CN201220173450.7、CN200910005108.9、CN201010185126、

CN201420533099.7、CN201320565169.2、CN201310733074.1及CN200720080460.5的中国实

用新型专利所公开的内容，主要涉及到有关级联式多电平中、高压变频器的预充电电路及

其控制方法，内部功率单元设计的验证装置和方法，功率单元负荷分配的并联控制与环流

抑制方法，单元旁路电路技术，以及变频器控制系统等方面的技术，并没有涉及级联式中、

高压变频器抗电网瞬停或电压暂降的技术。

[0016] 专利公告号为CN102097925B、CN203352475U的专利中，公开了有关级联高压变频器，没有涉及级联式中、高压变频器抗电网瞬停或电压暂降的技术；进一步的，实用新型专

利CN201320301550.8是通过取自三电平变频器主回路直流回路电压，通过三个开关电源给

变频器控制系统及驱动板供电，提高变频器运行的可靠性；但没有提高变频器主回路抗电

网暂降的能力。

[0017] 实用新型专利CN201120406495.X是关于高压变频器的控制电源双路供电的装置，正常时变频器控制电源由外部低压电源供电；当外部电源异常时，自动切换到由联式变频

器内多线圈变压器二次侧供电，使高压变频器运行的可靠性大大提高。但没有提高变频器

主回路抗电网暂降的能力。

[0018] 公开号为CN1649248的发明专利申请，提供了一种用于空调器电机驱动的变频器控制装置，通过检测变频器直流电压，一旦直流电压低于欠电压设定值时，切断交流电源；

当直流电压在允许范围内运行时，根据实际直流电压值对变频器输出电压进行补正，以实

现对电机的稳定控制。该技术只提高了负载运行的稳定性，没有提高变频器抗电网暂降的

能力。

[0019] 公开号为CN101277029、CN201163723、CN103326385A的专利或专利申请所公开的技术方案中，主要技术特点是在低压变频器主回路的直流环节加储能电容，同时给变频器

及相应控制回路配置UPS电源装置。即前面的方式5，提高了低压变频器抗电网暂降的能力；

但不适用于提高级联式中、高压变频器抗电压暂降的能力。

[0020] 专利公开号为CN103916000A、CN104767373A、CN202872724U及CN1581624的专利或专利申请，主要检查变频器在电网故障后状态，及时给变频器复位；电网恢复后变频器飞

车启动控制方法等方面的技术，即前面的方式6，没有涉及提高级联式中、高压变频器抗电

网瞬停或电压暂降的技术。

[0021] 从前面的六种方法的比较来看，方法1至2的抗电压暂降效果较好，但都需要较大投资，很不经济，也很少得到应用。因为尽管电网发生故障是不可避免的，但故障发生概率

较低，如果投资太高，则投资回报率相对较低；也是一种浪费。方法5具有一定的抗电压暂

降能力，也需要额外投资，但费用相对低一些。方法6不具备抗电压暂降的能力，但可以缩短

电压暂降所造成的设备停机时间。

[0022] 此外，电网故障是不可避免的，但电网故障发生的概率也很低。级联式多电平高压变频器抗电网暂降能力有限，而目前也没有一种相对比较经济、有效地抗电压暂降的技术

措施。

发明内容[0023] 本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量风机用变频器抗电压暂降的方法。其根据大型风机的运行特性，结合级联式多电平高压变频器的特点，在保证变频器、人身及

工艺设备安全的前提下，在不增加投资的前提下，风机在电压降落幅度为10％-70％且持续

时间小于200ms时，可避免停机，即可以避免90％以上电网电压暂降所造成的停机，大大提

升了级联式多电平高压变频器抗电压暂降的能力，属一种比较经济、有效地抗电压暂降的

技术措施。

[0024] 本发明的技术方案是：提供一种大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，包括对变频器设置主回路直流欠电压保护和控制电源欠电压保护，其特征是：

[0025] 1)设置一个“电压暂降计时器”；[0026] 2)实时检测变频器主回路的直流电压和变频器控制电源的交流电压；[0027] 3)将变频器主回路的直流电压和控制电源的交流电压分别与其对应的额定值进行比较；

[0028] 4)变频器主回路的直流电压是否低于其额定值的80％？控制电源的交流电压是否低于其额定值的80％？

[0029] 5)若比较结果为“否”，返回第1)步；[0030] 6)若比较结果为“是”，启动“电压暂降运行模式”，降低变频器的速度给定值，维持变频器主回路的直流电压在额定电压的80％；

[0031] 7)进一步判断主回路的直流电压是否低于其额定值的65％？[0032] 8)若比较结果为“是”，则输出“变频器欠电压故障”信号，执行变频器“脉冲封锁”操作，将“电压暂降计时器”的计时归零；

[0033] 9)若比较结果为“否”，且主回路的直流电压低于其额定值的85％，则“电压暂降计时器”启动计时；

[0034] 10)若主回路的直流电压高于其额定值的85％，停止“电压暂降计时器”计时，如直流电压高于其额定值的85％持续2秒以上，退出“电压暂降运行模式”，将“电压暂降计时器”

计数归零；

[0035] 11)检测“电压暂降计时器”计时是否超过250毫秒？[0036] 12)若“电压暂降计时器”计时未超过250毫秒，返回第6)步；[0037] 13)若“电压暂降计时器”计时超过250毫秒，执行第8)步；[0038] 所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，通过对现有变频器控制功能进行扩展，对级联式多电平高压变频器的运行方式进行优化，当电网电压出现“暂降”后，能确保

变频器控制系统在电压“暂降”期间内的运行稳定，使得现有变频器控制电源有一定的短期

后备能力，能承受短暂的电网瞬停或电压暂降。

[0039] 具体的，当电网出现电压“暂降”现象导致变频器故障停机，在电网恢复后，所述的变频器先检测和计算风机驱动电机的剩磁残留电压。

[0040] 进一步的，当电网出现电压暂降现象导致变频器故障停机，在电网恢复后，通过设定“再起动延迟时间”，以保证所述电机残留电压的完全消失，再通过“飞车”起动，使风机加

速到原运行速度。

[0041] 具体的，所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，若电网故障导致电压暂降幅度为额定电压的10％-70％、持续时间小于200ms时，变频器进入“电压暂降”运行模式，

降低风机转速，把机械能转换成电能，维持变频器运行所必须的最低直流电压的要求，变频

器继续运行。

[0042] 进一步的，所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，若电压“暂降”幅度超过或低于额定电压的70％，变频器先进入“电压暂降”运行模式，维持风机持续运行；一旦电

压“暂降”的持续时间大于250ms，或变频器主回路直流电压低于变频器运行最低允许值时，

为了保护变频器与电机避免过热而损坏，变频器立即执行“欠电压”保护动作并停止运行，

将风机主回路上的进线高压开关“跳闸”断电，以保护变频器与电机的设备安全。在电网恢

复后，可通过“飞车”起动方式，快速使风机加速到原运行速度。

[0043] 具体的，所述变频器控制电源的后备电源先由整流器把交流电源整流成直流电压，通过直流电解电容进行储能，然后通过第一DC/DC转换电源模块AR1、第二DC/DC转换

电源模块AR2，给变频器提供P5、P15、N15及P24电源；通过DC/AC模块提供1KA的单相

220交流50Hz电源，给PLC及其他少量继电器提供交流电源。

[0044] 本发明技术方案所述的大容量风机用变频器抗电压暂降的方法，只需提供短暂后备电源，以降低后备电源的功率，无需定期对后备电源进行维护。

[0045] 与现有技术比较，本发明的优点是：[0046] 1.采用“电压暂降”运行模式，维持风机持续运行，以规避电压暂降幅度小于设定值的电压暂降故障或持续时间小于设定值的电压暂降故障，可有力地保障变频器与风机驱

动电机的设备安全；

[0047] 2.通过在变频器控制电路中设置由软件或硬件构成的电压暂降计控制模式，对现有变频器的控制功能进行扩展，在不增加投资的前提下，可有效避免90％以上电网电压暂

降故障所造成的系统停机，大大提升了级联式多电平高压变频器抗电压暂降的能力，属一

种比较经济、有效地抗电压暂降的技术措施。

附图说明[0048] 图1是美国国家电网电能质量统计图；[0049] 图2是风机、泵类的运行特性曲线示意图[0050] 图3是本发明的级联式多电平变频器电压暂降运行程序框图；[0051] 图4是本发明的级联式多电平变频器控制电源线路图。具体实施方式[0052] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。[0053] 图1中，据美国国家电网电能调查报告，每100公里输电线路平均一年发生电压暂降的次数为3-4次，平均93％以上电网事故导致电压暂降幅度为额定电压的10％-60％，持

续时间在30ms-200ms。附图1为美国国家电网电能质量统计图。对某钢铁公司历年来电网故

障统计分析显示，90％以上电网事故导致电压暂降幅度为额定电压的10％-60％，持续时间

在30ms-250ms；与美国国家电网电能质量统计结果相近。

[0054] 图2所示为风机的运行特性曲线。根据流体力学原理,风机(的风量(流量)Q与转速n成正比,转矩M与转速n的平方成正比,消耗的功率与转速n的立方成正比,即：P1/P2＝

(n1/n2)3。

[0055] 图2中，曲线1为风机在恒速n1下风压—风量(H—Q)特性，曲线2为风机的管网风阻(风门开度全开)特性。

[0056] 假设风机在设计时工作在A点效率最高，输出风量Q2为100％，此时轴功率N1与Q2、H1的乘机面积AH1OQ2成正比。根据生产工艺要求，如采用调节风门方法，当风量需从Q2减少

到Q1时，管网阻力特性变到曲线3，系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行；风压反而

增加，轴功率与面积BH2OQ1成正比，减少不多。如果采用调速方式，风机转速由n1降到n2，管

网阻力特性变成曲线4所示。在满足同样风量的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3(相当于

面积CH3OQ1)随着显著减少。

[0057] 也就是说，在电网正常运行过程中，当降低风机的运行速度时，其电机所消耗的电功率以速度三次方的函数关系显著下降，相应变频器的输出功率也显著下降，则级联式多

电平高压变频器中间直流回路电压波动幅度也将降低，直流电压也趋于平稳。此外，大容量

风机的转动惯量普遍比较大，转动惯量越大表示物体转动时惯性越大。如果风机转动惯量

越大，则其惯性越大，即在同样加速或减速力作用下，加、减速时间越长。

[0058] 即[0059][0060] 当电网故障导致电压暂降时，级联式多电平高压变频器中间直流回路电压下降，如果此时立即降低变频器速度给定，风机的机械能开始回馈到中间直流回路，及时弥补了

主回路直流电压由于电压暂降造成的跌落，变频器可维持继续运行。此外，由于风机速度下

降，变频器输出电功率也显著下降，变频器中间直流回路电压波动幅度也小一些。

[0061] 本专利技术的发明目的是根据大型风机运行特性，结合级联式多电平高压变频器特点，在保证变频器、人身及工艺设备安全的前提下，并且不增加投资，提升级联式多电平

高压变频器抗电压暂降的能力。

[0062] 当电压暂降幅度为额定电压的10％-70％(业内习惯用语，相当于实测变频器的主回路直流电压输出值，为标准额定输出电压值的90％～30％，下同)、持续时间小于200ms

时，在维持变频器控制系统运行稳定的前提下，通过立即降低风机速度，维持变频器运行所

必须的主回路最低直流电压的要求，变频器维持继续运行。当电网电压恢复后，风机快速加

速到原运行速度。当电压暂降幅度超过额定电压的70％，持续时间大于200ms时，先通过立

即降低风机速度，变频器可以维持运行一小段时间；但由于电网电压下降幅度大、持续时间

长，当风机回馈能量不足以维持变频器运行所必须的主回路最低直流电压的要求，同时由

于电压跌落使变频器、电机的冷却能力下降，为了保护变频器与电机，变频器立即欠电压保

护动作，变频器封脉冲并停止运行，并跳交流进线开关。在电网恢复后，可通过飞车起动方

式，快速使风机加速到原运行速度。如果级联式多电平高压变频器具备这样的能力，在电压

暂降发生时，对生产工艺的影响是很小的

[0063] 图2中，在电压暂降幅度为额定电压的10％-70％、持续时间小于200ms时，变频器维持正常运行。当电压暂降幅度超过额定电压的70％，持续时间超过200ms，且主回路直流

电压低于变频器运行最低允许值时，变频器立即停止运行，风机自由停车。当电网再次恢复

时，为了避免变频器起动时过电流，以及搜索电机速度，快速加速风机。必须对现有级联式

多电平高压变频器在发生电压暂降后控制方式及部分功能进行扩展；同时给变频器控制电

源提供短暂后备电源。

[0064] 第一，通过自行编程对现有变频器控制功能进行扩展，对级联式多电平高压变频器的运行方式进行优化，程序框图如图3所示。

[0065] ⑴、首先决定变频器在电压暂降后的运行方式为暂态继续运行模式(或称为电压暂降运行模式)。

[0066] ⑵、设定判断电网瞬停或电压暂降发生时主回路直流电压开始值，一般设定为额定直流电压值的80％。一旦主回路直流电压从额定值降到该值时，判断已发生电压暂降，此

时立即启动电压暂降运行模式，降低变频器速度给定。

[0067] ⑶、设定变频器在电压暂降后维持继续运行时间，该值与变频器系统配置及风机当时的运行速度有关，一般设定为250ms，当电压暂降时间超过改设定值，或主回路直流电

压低于最低电压值时，变频器立即停止运行。

[0068] ⑷、设定变频器允许运行的最低直流电压值，一般该值设定为额定直流电压的65％。一旦主回路直流电压低于该值，变频器立即报直流欠电压故障并封锁脉冲。

[0069] ⑸、电网电压暂降导致变频器故障停机，在电网恢复后，变频器先检测与计算电机剩磁残留电压，等待电机残留电压消失后，再控制变频器使风机加速到原运行速度。

[0070] 第二，当电网电压暂降后，为了使级联式多电平高压变频器维持继续运行，必须确保变频器控制系统在电压短暂期间内运行稳定，即变频器控制电源有一定的后备能力，能

承受短暂的电网瞬停或电压暂降。因变频器主回路承受电压暂降能力小于1秒钟，所以控制

电源的后备能力也没有必要太强，持续后备时间为10秒钟，否则就是一种浪费。

[0071] 图4给出了本技术方案级联式多电平变频器控制电源的一个实施例。[0072] 通常，级联式多电平高压变频器需要一路3相380低压动力电源，通过空气开关K1引入。一路给变频器主回路冷却风机，即通过空气开关K2、接触器M3、热继电器THR给变频器

用冷却风机供电，并承担风机的过载与短路保护，需要电功率较大。另一路给变频器内PLC、

继电器及控制系统用工作电源供电，需电功率较小，大约1.5KA。通过空气开关K3给单相变

压器TR1供电，TR1容量为1.5KA(380/220)。TR1输出通过单相桥式整流器D1(600/25A)

整流后，经限流电阻R1(510Ω/80W)给储能电容C1(450DC/9400μF)充电，输出直流电压为

198；D1输出经过二极管D2(600/50A)给电源模块AR1、AR2供电及DC/AC模块供电。AR1、

AR2均为DC/DC模块，输入电压为(DC120-300)，AR1输出P5(8A)、P15(3A)、N15

(1.5A)；AR2输出P241(2A)。DC/AC模块(1KA)把DC200转换成交流220、50Hz单相交流

电，DC/AC输出去两路，一路给PLC供电；另一路给几个交流继电器供电。

[0073] 级联式多电平变频器采用本技术方案后，当电网故障导致电压暂降幅度为额定电压的10％-70％、持续时间小于200ms时，变频器进入暂降运行模式(亦称暂降运行MODE)，降

低风机速度，把机械能转换成电能，维持变频器运行所必须的最低直流电压的要求，变频器

继续运行。当电压暂降幅度超过额定电压的70％，变频器先进入电压暂降模式，维持风机或

运行；一旦持续时间大于250ms，或主回路直流电压低于变频器运行最低允许值时，为了保

护变频器与电机避免过热而损坏，变频器必须立即欠电压保护动作并停止运行，跳进线高

压开关。在电网恢复后，可通过飞车起动方式，快速使风机加速到原运行速度。级联式多电

平变频器采用本技术后，具备了既有效又很经济的抗电网电压暂降的能力。

[0074] 同时，由于本技术方案中变频器控制电源的后备电源与常规采用UPS供电方式不同，它是先由整流器把交流电源整流成直流电压，通过直流电解电容进行储能，然后通过

AR1、AR2两个DC/DC转换电源模块给变频器提供P5(即俗称的+5)、P15(即俗称的+

15)、N15(即俗称的-15)及P24(即俗称的+24)电压；通过DC/AC模块提供1KA的单相

220交流50Hz电源，给PLC及少量继电器提供交流电源。这种方式的优点是只需提供短暂后

备电源，后备电源的功率可以适当降低，价格也较UPS便宜；更重要的是减少了维护工作量，

因为UPS需要定期对蓄电池进行维护，否则UPS可能会失效。

[0075] 随着国家推进风机节能改造，级联式多电平变频器被广泛应用于大容量风机的节能调速。电网发生电压暂降的概率尽管很低，但不可避免。目前，市场上级联式多电平变频

器抗电网电压暂降能力较差。因为大容量风机是现场关键设备，一旦因电网电压暂降而导

致风机异常停机，所造成的损失是很大的。采用本技术，在不增加投资的前提下，风机在电

压降落幅度为10％-70％且持续时间小于200ms时，基本可以持续运行，即可以避免90％以

上电网电压暂降所造成的停机，具有一定的推广价值。

[0076] 由于本发明的技术方案中，只需提供短暂性的后备电源，则后备电源的功率可以适当降低，价格也较UPS便宜，更重要的是，减少了日常维护工作量。

[0077] 本发明可广泛用于大型风机的控制或运行管理领域。