【低電壓穿越】變頻器低電壓穿越保護——薩頓斯

隨著電力技術的發展及節能降耗的需要，變頻器在發電廠獲得越來越多的應用,出現了電網發生瞬時電壓波動引起大量電機組跳機的問題，由于變頻器調速設備不具備低電壓穿越功能，出發了變頻器的低電壓保護，致使變頻器閉鎖輸出，輔機停機，一旦一類輔機（指短時（＜5s）失電將會造成設備損壞、機組停運或減出力，影響電網安全運行的輔機）全部停運將會引起發電機組跳閘,終導致事故發生。此時，對于已經發生故障尚在恢復中的電力系統，發電機組跳閘將再次對系統產生沖擊，嚴重威脅電網穩定運行。為滿足工業現場對變頻器低電壓穿越保護的實際需求，變頻器加裝低電壓保護裝置十分必要。

變頻器拖動系統停機分析
變頻器拖動系統，由變頻器、拖動電機和控制箱組成。各種故障造成的電網電壓跌落，會導致變頻器拖動系統停止運行，進而造成停機事故，分析變頻器拖動系統停機的過程，有兩個原因可誘發此問題：變頻器動力電源和控制電源。首先，直流動力電源跌落會造成變頻器停機。其次，控制電源掉電機也會造成變頻器系統的停運。在變頻器拖動系統中，變頻器非單獨運行，有相應的控制電路板，采樣反饋內部系統、繼電器和接觸器與其配合工作，這些部件均需由于穩定的控制電源供電。電網發生低電壓故障時，控制系統電源也會發生跌落，進而造成控制系統與繼電器系統完成的癱瘓，變頻器同樣無法正常運行，變頻器拖動系統停運。

變頻器低電壓穿越保護裝置工作原理
由于電網的特性，變頻器的供電電壓可能受到鄰近線路的瞬時性故障或設備操作的影響而受到波動。變頻器一般為交-直-變結構，內部直流母線電壓為輸入交流電源無控整流而成，這樣當電網電壓跌 落時，直流母線電壓也隨之下降。這樣在電網電壓下降至一定程度時，變頻器由于直流電壓失壓保護動作而退出運行，進而導致所驅動的電機負載跳開。在電網條件惡劣或對電機負載可靠性要求很高時，就必須采取一定的手段保證這種情況下變頻器的正常運行。下圖即為國電網提出的電廠重要輔機變頻器的電壓穿越范圍。

變頻器低電壓穿越裝置為采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術研制而成的 新型電壓跌落補償用設備，可以補償低壓配電系統電壓受到干擾造成變頻器直流側電壓短時跌落， 在1~2ms之內產生補償電壓，抵消系統電壓所受干擾，使變頻器直流側電壓感受不到擾動，保證變頻器的安全可靠運行，消除電壓波動對重要電機負載的影響。

如上圖所示，變頻器低電壓穿越裝置的輸入電源由斷路器Q1引入，經K1、K2、R1組成的軟啟動電路后 ，送入由電感L1和二極管整流橋V1構成的無控整流回路變換為直流，然后由電感L2、IGBT V2、二極管V3構成BOOST升壓斬波電路將C1上的直流電能變換為電壓更高的直流電能儲存于電容C2，并分別送 至F1、Q2和F2、Q3組成的兩個輸出回路，輸出至變頻器的直流母線。軟啟動電路用于在Q1合閘時，實 現電容C1的平滑充電。 
在電網電壓正常情況時，變頻器正常工作，BOOST升壓電路處于備用狀態，不參與裝置運行;當電網 電壓發生瞬態跌落時，BOOST升壓電路迅速投入運行，保持變頻器直流母線電壓的穩定，以避免變頻器由于直流電壓過低而退出運行。當電網電壓恢復后，BOOST升壓電路自動退出。 

變頻器低電壓穿越保護解決方案
1、根據現場實際情況，在變頻器直流母線上，加設大功率變頻器低電壓穿越電源裝置。維持原有變頻器供電線路不變，為變頻器低電壓穿越電源裝置引入AC380V的交流動力電源，另外，可以選擇介入直流電源作為直流輸入。將變頻器低電壓穿越電源裝置的直流輸出，接入變頻器的直流母線。解決電壓時，變脾氣你控制電源的問題，將廠內備用UPS電源引入變頻器控制柜，為控制柜中的控制器、接觸器、繼電器等器件提供控制電源。線路連接經過改造，可實現在電網電壓發生跌落過程中，變頻器及其拖動系統輸出轉矩、轉速、功率均不變，進而保證低電壓過程中，系統穩定運行；實現系統穩定、可靠的低電壓穿越；避免低電壓造成的生產事故，提高整體生產安全的可靠性。 
2、變頻器低電壓穿越裝置（薩頓斯STS—DVRT10系列）根據輸出額定功率，分為10、20、30、45kW幾種型號，均可實現一拖一模式，即一臺 變頻器低電壓穿越電源裝置只拖動一臺變頻器，和一拖二模式，即一臺變頻器低電壓穿越電源裝置拖動兩臺變頻器。

變頻器低電壓穿越裝置特點
----薩頓斯STS—DVRT10系列
響應速度快，電壓跌落發生偶1-2ms內即可響應
維持時間長，長可達90秒
輸出形式靈活，支持“一拖一”或“一拖二”接線
無需改造原配電回路和變頻器
自動運行，無需人工干擾，實現無人值守
免維護，在產品生命周期內無需更換，維護部件
使用環境 
a)環境溫度:-10°C~+55°C; 
b)相對濕度:5%~95%(裝置內部既不應凝露,也不應結冰); 
c)大氣壓力:70kPa~106kPa。
d)海拔高度:不大于1000m 
當海拔超過1000m，環境溫度超過正常使用環境條件規定的高值時(但多不超過15°C)。

薩頓斯STS—DVRT10系列變頻器低電壓穿越保護裝置用于支撐變頻器渡過電網發生遠方故障時的電壓波動過程，保證重要變頻器、電機在惡劣電網環境下的工作可靠性；實現系統穩定、可靠的低電壓穿越；避免低電壓造成的生產事故，提高整體生產安全的可靠性。產品質量可靠、動作迅速、電壓支撐時間長，可無人值守，無定期維護部件，無需對原有變頻器和配電線路進行改造安裝，使用方便。適用于對瞬 態輸入電壓敏感且電機負載可靠性要求高的變頻器，如電廠、礦山、醫院、通信等行業。