本實用新型涉及一種控制器，具體涉及一種智能型變頻器直流支撐控制器，屬于電氣設備領域。

背景技術：

如附圖1所示，目前所使用的技術方案中主要包含狀態檢測(開入量)，直流電壓采集和檢測，可控硅控制以及繼電器輸出控制直流接觸器，電源模塊和顯示接口電路幾個部分。

其中狀態檢測(開入量)主要檢測變頻器的運行狀態和母線電壓狀態。IN_Str是通過開入量來檢測變頻器是否運行的狀態檢測，IN_Volt是通過電壓繼電器來檢測母線電壓狀態。當變頻器運行時，與變頻器運行相關聯的繼電器接點輸入到I1N中，當變頻器運行，繼電器干接點閉合，I1N檢測到電平變化，使輸入信號IN_Str狀態發生變化，從而微處理器檢測到變頻器運行。當外部電壓正常，電壓檢測繼電器的接點閉合，使I2N電平發生變化，輸入信號IN_Volt電平也發生變化，微處理器檢測電壓正常。當兩個信號發生相反電平變化，則微處理器認為變頻器停車或母線電壓下降。以上方案存在以下幾個缺點：(1)電壓擾動判斷采用外部電壓繼電器檢測，存在電壓檢測門檻不可調節，繼電器動作具有延時的問題，智能檢測緩慢擾動變化，無法檢測突變擾動；(2)無法檢測變頻器過壓跳閘，同時變頻器過壓跳閘時無法對變頻器實現再啟動，造成變頻器的電壓擾動支撐條件不全面；(3)對變頻器直流支撐時，無放電電流檢測，如果直流支撐過程總存在過流等問題，無法解決，可能造成直流支撐電源或后備電源 損壞；(4)控制器無法與智能監控終端進行數據交換，不具備智能化手段(無通訊功能)。

技術實現要素：

本實用新型目的是為了克服現有技術的不足而提供一種智能型變頻器直流支撐控制器，既能實現電壓突變擾動監測也能實現對電壓緩慢變化擾動監測，同時電壓檢測的門檻可通過參數設定靈活調整。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種智能型變頻器直流支撐控制器，包括為所述所述控制器供電的供電部分、核心控制系統及微處理器、繼電器輸出控制部分、變頻器狀態檢測部分、變頻器直流電壓電流測量部分、外部可控硅控制部分和對變頻器的輸入三相交流電壓采集部分，所述三相交流電壓采集部分與所述核心控制系統及微處理器電性連接。

作為本實用新型進一步改進的，所述控制器還包括與外部智能設備進行數據通訊和與外設中端顯示屏進行連接的通訊及顯示接口部分；所述通訊及顯示接口部分與所述核心控制系統及微處理器電性連接。

作為本實用新型進一步改進的，所述核心控制系統及微處理器主要包括微處理器，實時時鐘，模數轉換器、看門狗電路和非易失性存儲器。

由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：

本實用新型的智能型變頻器直流支撐控制器，通過采集變頻器的交流電壓，既能實現電壓突變擾動監測，也能實現對電壓緩慢變化擾 動監測，使電壓擾動檢測更全面；而且支持變頻器在過壓跳閘無法實現直流支撐時的變頻器再啟動，支持直流支撐時直流放電電流的檢測，過流時關斷支撐，避免損壞設備。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明：

附圖1為現有技術的變頻器直流支撐控制器構成結構示意框圖；

附圖2為本實用新型的智能型變頻器直流支撐控制器構成結構示意框圖；

附圖3為本實用新型的智能型變頻器直流支撐控制器的控制方式框圖；

附圖4為本實用新型的控制器主程序邏輯框圖；

附圖5為本實用新型的控制器控制充電邏輯框圖；

附圖6為本實用新型的控制器擾動判斷邏輯框圖；

附圖7為本實用新型的控制器差壓投切邏輯框圖；

附圖8為本實用新型的控制器再啟動控制邏輯框圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

附圖1為現有技術的變頻器直流支撐控制器構成結構示意框圖；

如附圖2所示的為本實用新型所述的智能型變頻器直流支撐控制器，分為八大部分，(a)繼電器輸出控制部分；(b)變頻器狀態檢測部分；(c)變頻器交流母線電壓采集部分；(d)外部可控硅控制部分；(e)變頻器直流電壓電流測量部分；(f)裝置供電電源部分；(g)通訊及顯示接口部分；(h)核心控制電路及微處理器部分。

如附圖2、3、7所示，繼電器輸出控制部分，用于控制變頻器的啟停以及控制外部可控硅的通斷，與核心控制電路和微處理器部分電性連接。

具體通過以下具體方式實現：通過對J1，J2，J3三個繼電器進行控制，控制信號分別為OUT_Str，OUT_FGERR，OUT_KM。其中OUT_Str控制繼電器J1的接點，用于重新啟動變頻器輸出信號，其繼電器接點接入到變頻器的啟動輸入信號中；OUT_FGERR控制繼電器J2的接點，用于復歸變頻器的故障信號，其繼電器接點接入到變頻器的復歸故障信號輸入中；OUT_KM控制繼電器J3的接點，用于控制接觸器KM，KM是控制外部可控硅關斷的接觸器。當外部可控硅需要關斷時，先程序先控制OUT_KM信號，使繼電器J3接點閉合，觸發接觸器KM主觸點閉合，然后關斷可控硅，然后經過一定延時再控制OUT_KM信號，使繼電器J3斷開接點，從而使KM釋放主觸點。

如附圖7所示，差壓投切控制邏輯中，當邏輯需要控制OUT_SCR關斷可控硅，來切斷后備直流電壓對變頻器直流支撐時，先控制OUT_KM信號使J3閉合，從而使KM主觸點閉合(外部控制可見附圖2)。KM主觸點閉合后，OUT_SCR關斷可控硅，然后再控制OUT_KM信號使J3斷開，使接觸器KM主觸點分開。其主要目的是滿足可控硅的關斷條件。

變頻器狀態檢測部分，用于檢測變頻器的運行狀態和故障狀態，主要通過兩個開入量檢測信號IN_Str和IN_ERR，分別檢測變頻器的運行狀態和故障狀態，變頻器的運行信號輸出接點接入到開入量IN1中，變頻器的故障信號輸出接點接入到開入量IN2中。當IN1信號從 “分”狀態變為“合”狀態，通過光耦隔離IN_Str會有電平的變化，微處理器檢測到這個信號變化，就會檢測出變頻器由“停車”狀態變為“運行”狀態。當IN2信號從“分”狀態變為“合”狀態，通過光耦隔離IN_ERR會有電平的變化，微處理器檢測到這個信號變化，就會檢測出變頻器由“正常”狀態變為“故障”狀態。由于IN1，IN2采集的信號為繼電器干接點，因此外引24V作為狀態檢測的電源。

如附圖5、8所示，在充電邏輯中，IN_Str必須為“1”狀態，即為變頻器處于運行狀態；IN_ERR必須為“0”狀態，即為變頻器無故障。兩種狀態同時滿足，才能進行下一步的判斷，否則將無法進行充電準備。在再啟動邏輯中，再啟動先要判斷IN_Str必須為“0”，狀態，只有變頻器已經處在停止運行狀態下，再啟動才有意義。再啟動前，先判斷變頻器IN_ERR是否為“1”，如果未故障狀態，則先輸出OUT_FGERR信號，使J2繼電器去復歸ERR狀態，如果成功則使OUT_Str輸出控制J1使變頻器再啟動。如果IN_ERR為“分”狀態，那么直接使OUT_Str輸出控制J1使變頻器再啟動。再啟動是否成功，還要看輸出J1啟動信號后，判斷IN_Str是否為“1”，不為“1”則啟動變頻器失敗。

如附圖2、4、5、6變頻器交流母線電壓檢測部分，主要負責檢測變頻器的輸入三相交流電壓UA,UB,UC，電壓UA,UB,UC經過電壓變送器T1，T2，降低為控制器所能接受的弱電信號AUab，AUbc，進入到核心處理電路及微處理器中的模擬數字轉換器(ADC)中，進行模數轉換，變成處理器能夠識別并運算的信號。電壓信號UAB，UBC作為擾動判斷的主要依據，分為突變擾動和緩慢擾動兩種，突變擾動采 用采樣信號的數字量進行直接判斷，而緩慢擾動則將其通過傅里葉變換計算出幅值后，進行判斷。同時，在程序進行判斷是否充電準備完成時，也需要判斷變頻器所工作的母線電壓UAB,UBC是否在正常的范圍內，如果母線電壓不正常，則無法進行充電準備，下面的差壓投切和再啟動兩個邏輯判斷會自動停止判別。

如附圖1所示，外部可控硅控制部分主要作用是經變頻器交流母線電壓檢測部分檢測得到變頻器交流母線電壓信號，傳輸至核心控制電路及微處理器部分，后判斷出變頻器的母線電壓發生擾動，并且變頻器的直流電壓和外部直流母線電壓的壓差達到設定值后，觸發外部可控硅導通，使外部直流系統給變頻器提供直流電支撐。當在設定時間內外部交流電壓恢復正常，則發出關斷觸發脈沖使可控硅關斷，變頻器由外部交流系統供電。可控硅觸發電路主要控制K，G兩個對外端子，當OUT_SCR電平變化發出導通可控硅控制信號時，G對K輸出正向觸發脈沖；當OUT_SCR電平變化發出關斷可控硅控制信號時，G對K輸出負向觸發脈沖。

變頻器直流電壓電流測量部分，主要檢測變頻器直流電壓UDC1，后備直流母線電壓UDC2以及當可控硅觸發導通后，后備直流母線對變頻器直流放電電流IDC，備用支撐直流電源對變頻器提供支撐時的放電電流(采用外置霍爾電流傳感器，將電流變化成弱電壓信號進入到控制器進行采集與計算)。在附圖6的差壓投切中，UDC1，UDC2都是判斷投切的基本條件，滿足投切條件后，控制可控硅進行導通后，還要監視直流電壓IDC是否存在過流，如果過流則會自動控制OUT_SCR關斷可控硅，結束后備直流電壓對變頻器的直流支撐。

如附圖1所示的變頻器直流電壓UDC1的電壓取自端子K和A。端子K接變頻器電壓正極，端子A接變頻器電壓負極。備用支撐直流電源電壓UDC2電壓采自端子P+和P-，其中P+接后備直流母線電壓正極，P-接后備直流母線電壓負極。同時P+,P-也作為控制器的電源輸入端子。直流電壓測量采用電阻限流(R4和R6)轉換成電流信號，并經過線性光耦隔離，再變換成電壓信號(R5，R7)，電壓信號進入到核心處理電路的模數轉換器(ADC)，微處理器進行采樣，計算供邏輯判斷軟件使用。直流電流IDC采集自外置直流電流霍爾傳感器，霍爾傳感器將電流信號轉換成弱電壓信號，通過端子IDC+和IDC-接入到控制器內，控制器將采用運放A進行再次處理后，變換成AIdc進入到核心處理電路的模數轉換器(ADC)，微處理器進行采樣，計算供邏輯判斷軟件使用。

本發明可以通過控制信號OUT_Str和OUT_ERR，以及檢測的變頻器狀態信息IN_Str和IN_ERR，在設定時間內如果變頻器直流電壓UDC1恢復且交流母線電壓UAB,UBC正常后，迅速的啟動變頻器，解決現有技術的變頻器由于過壓而造成停車時，由于此時變頻器的直流電壓UDC1高于后備直流支撐電壓UDC2，直流支撐系統無法對變頻器進行直流支撐的技術問題。

通過上述方案得出，本發明支持變頻器在過壓跳閘無法實現直流支撐時的變頻器再啟動。

在后備直流電源對變頻器進行直流支撐時檢測了放電電流(直流電流IDC)。其中IDC的過流門限可通過通訊或者顯示菜單設置，如果在對變頻器直流支撐過程中發生了直流過流，則迅速的關斷可控 硅，關斷對變頻器的直流支撐，避免支撐過程中由于負載過大引起后備電源損壞或導致變頻器過流而引起變頻器故障等問題，支持直流支撐時直流放電電流的檢測，過流時關斷支撐，避免損壞設備。

裝置供電電源部分，主要取自端子P+和P-，端子P+接入直流后備母線的正極，端子P-接入直流后備母線的負極。裝置電源模塊采用寬范圍輸入的DC/DC變換模塊，將外部高電壓變換成供控制器使用的電源電壓。

通訊及顯示接口部分，通訊接口主要負責控制器和外部智能設備進行數據通訊，通訊口采用RS485半雙工通訊方式，支持標準的MODBUS-RTU通訊協議。顯示部分接口電路，主要與外設中端顯示屏進行連接，可以支持各種通訊協議，方便使用使用人員進行參數設置，查詢運行數據和各種數據信息。

通訊及顯示接口部分是將控制器所采集的交流電壓UAB,UBC，直流電壓UDC1，UDC2和IDC，以及變頻器運行信息的IN_Str，IN_ERR都可以通過通訊協議上傳到智能監控終端，同時，智能監控終端還可以通過通訊來設置差壓的投切定值，再啟動變頻器參數等配置信息。控制器還可以將差壓投切，再啟動變頻器等動作信息傳送到智能監控終端。通訊模塊是控制器實現遠程監視、遠程控制以及智能化的手段。本發明支持網絡通訊，實現控制器的智能化和網絡化。

核心控制電路及微處理器部分，主要包括微處理器，實時時鐘(RTC)，模數轉換器(ADC)，看門狗(watchdog)電路，非易失性存儲器等系統電路。其主要作用是支持微處理器進行軟件運行提供基礎的硬件平臺。

當變頻器在運行時電壓降低，該控制器可自動識別出電壓波動，并根據變頻器的直流輸出電壓和直流母線電壓差值進行比較，滿足投入條件時自動控制外部SCR(可控硅)導通，使直流母線為變頻器提供的直流能量，保證變頻器在電壓降低的情況下繼續可靠運行。同時，在變頻器運行時電壓過高造成變頻器停機時，該控制器控制可判斷變頻器直流電壓降低到允許值時輸出復歸變頻器故障信號，并重新啟動變頻器，保證變頻器連續運行。

以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本實用新型權利保護范圍之內。