【低电压穿越】变频器低电压穿越保护——萨顿斯

随着电力技术的发展及节能降耗的需要，变频器在发电厂获得越来越多的应用,出现了电网发生瞬时电压波动引起大量电机组跳机的问题，由于变频器调速设备不具备低电压穿越功能，出发了变频器的低电压保护，致使变频器闭锁输出，辅机停机，一旦一类辅机（指短时（＜5s）失电将会造成设备损坏、机组停运或减出力，影响电网安全运行的辅机）全部停运将会引起发电机组跳闸,最终导致事故发生。此时，对于已经发生故障尚在恢复中的电力系统，发电机组跳闸将再次对系统产生冲击，严重威胁电网稳定运行。为满足工业现场对变频器低电压穿越保护的实际需求，变频器加装低电压保护装置十分必要。

变频器拖动系统停机分析
变频器拖动系统，由变频器、拖动电机和控制箱组成。各种故障造成的电网电压跌落，会导致变频器拖动系统停止运行，进而造成停机事故，分析变频器拖动系统停机的过程，有两个原因可诱发此问题：变频器动力电源和控制电源。首先，直流动力电源跌落会造成变频器停机。其次，控制电源掉电机也会造成变频器系统的停运。在变频器拖动系统中，变频器非独立运行，有相应的控制电路板，采样反馈内部系统、继电器和接触器与其配合工作，这些部件均需由于稳定的控制电源供电。电网发生低电压故障时，控制系统电源也会发生跌落，进而造成控制系统与继电器系统完成的瘫痪，变频器同样无法正常运行，变频器拖动系统停运。

变频器低电压穿越保护装置工作原理
由于电网的特性，变频器的供电电压可能受到邻近线路的瞬时性故障或设备操作的影响而受到波动。变频器一般为交-直-变结构，内部直流母线电压为输入交流电源无控整流而成，这样当电网电压跌 落时，直流母线电压也随之下降。这样在电网电压下降至一定程度时，变频器由于直流电压失压保护动作而退出运行，进而导致所驱动的电机负载跳开。在电网条件恶劣或对电机负载可靠性要求很高时，就必须采取一定的手段保证这种情况下变频器的正常运行。下图即为国电网提出的电厂重要辅机变频器的电压穿越范围。
变频器低电压穿越装置为采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术研制而成的 新型电压跌落补偿专用设备，可以补偿低压配电系统电压受到干扰造成变频器直流侧电压短时跌落， 在1~2ms之内产生补偿电压，抵消系统电压所受干扰，使变频器直流侧电压感受不到扰动，保证变频器的安全可靠运行，消除电压波动对重要电机负载的影响。
如上图所示，变频器低电压穿越装置的输入电源由断路器Q1引入，经K1、K2、R1组成的软启动电路后 ，送入由电感L1和二极管整流桥V1构成的无控整流回路变换为直流，然后由电感L2、IGBT V2、二极管V3构成BOOST升压斩波电路将C1上的直流电能变换为电压更高的直流电能储存于电容C2，并分别送 至F1、Q2和F2、Q3组成的两个输出回路，输出至变频器的直流母线。软启动电路用于在Q1合闸时，实 现电容C1的平滑充电。 
在电网电压正常情况时，变频器正常工作，BOOST升压电路处于备用状态，不参与装置运行;当电网 电压发生瞬态跌落时，BOOST升压电路迅速投入运行，保持变频器直流母线电压的稳定，以避免变频器由于直流电压过低而退出运行。当电网电压恢复后，BOOST升压电路自动退出。 

变频器低电压穿越保护解决方案
1、根据现场实际情况，在变频器直流母线上，加设大功率变频器低电压穿越电源装置。维持原有变频器供电线路不变，为变频器低电压穿越电源装置引入AC380V的交流动力电源，另外，可以选择介入直流电源作为直流输入。将变频器低电压穿越电源装置的直流输出，接入变频器的直流母线。解决电压时，变脾气你控制电源的问题，将厂内备用UPS电源引入变频器控制柜，为控制柜中的控制器、接触器、继电器等器件提供控制电源。线路连接经过改造，可实现在电网电压发生跌落过程中，变频器及其拖动系统输出转矩、转速、功率均不变，进而保证低电压过程中，系统稳定运行；实现系统稳定、可靠的低电压穿越；避免低电压造成的生产事故，提高整体生产安全的可靠性。 
2、变频器低电压穿越装置（萨顿斯STS—DVRT10系列）根据输出额定功率，分为10、20、30、45kW几种型号，均可实现一拖一模式，即一台 变频器低电压穿越电源装置只拖动一台变频器，和一拖二模式，即一台变频器低电压穿越电源装置拖动两台变频器。

变频器低电压穿越装置特点
----萨顿斯STS—DVRT10系列
响应速度快，电压跌落发生偶1-2ms内即可响应
维持时间长，最长可达90秒
输出形式灵活，支持“一拖一”或“一拖二”接线
无需改造原配电回路和变频器
自动运行，无需人工干扰，实现无人值守
免维护，在产品生命周期内无需更换，维护部件
使用环境 
a)环境温度:-10°C~+55°C; 
b)相对湿度:5%~95%(装置内部既不应凝露,也不应结冰); 
c)大气压力:70kPa~106kPa。?
d)海拔高度:不大于1000m 
当海拔超过1000m，环境温度超过正常使用环境条件规定的最高值时(但最多不超过15°C)。

萨顿斯STS—DVRT10系列变频器低电压穿越保护装置用于支撑变频器渡过电网发生远方故障时的电压波动过程，保证重要变频器、电机在恶劣电网环境下的工作可靠性；实现系统稳定、可靠的低电压穿越；避免低电压造成的生产事故，提高整体生产安全的可靠性。产品质量可靠、动作迅速、电压支撑时间长，可无人值守，无定期维护部件，无需对原有变频器和配电线路进行改造安装，使用方便。适用于对瞬 态输入电压敏感且电机负载可靠性要求高的变频器，如电厂、矿山、医院、通信等行业。