变频器低电压穿越电源可行性报告

变频器低电压穿越电源（ILP）可行性研究报告
1.装置构成与工作原理
变频器低电压穿越电源（ILP）主要由不控整流桥、旁路通道和电源变换器等部分构成，图1所示为系统主回路结构示意图。

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图1 系统主回路结构示意图
三相电网交流电能，经过不控整流桥整流为直流电型式，同时送入旁路通道与电源变换器，依据系统状态不同，旁路通道与电源变换器轮流工作。

变频器低电压穿越电源（ILP）的输出连接至变频器的直流电源输入端子。

在现场改造施工中，变频器低电压穿越电源串接在系统三相380V电源与变频器之间，无需对变频器的配置、设置做任何改动，并可利用现场已铺设的电缆，无需新增任何电力线缆。

2.工作原理
变频器低电压穿越电源（ILP）装置的控制目标为保证变频器输入电压稳定。

其内置控制系统会实时监测系统电压，在系统电压正常情况下，旁路通道工作，将整流桥输出的电能送至变频器接线端子。

在电压跌落等系统电压故障情况下，电源变换器自动快速投入运行，实现电源升压，稳定变频器输入电压，进而保证整个低电压穿越过程中，变频器的转速、输出转矩、功率的稳定，并最终实现给煤机系统的稳定运行。

在低电压穿越过程中，内置控制系统时刻监视系统电压，当电网电压恢复正常时，电源变换器退出运行，旁路通道投入。

旁路通道与电源变换器的投切由电力电子器件完成，切换动作时间小于1us，为无缝切换，对变频器的稳定运行不会造成冲击。

3.基本参数
环境条件参数
设备参数
4.技术特点与优势
与UPS解决方案相比，ILP方案具有如下技术优势：
1）更高的安全可靠性
在UPS解决方案中，UPS中的电力电子器件时刻处于工作状态。

依据电力传动业内统计结果，电力电子装置的运行故障率是电动机运行故障率的200~300倍。

在线式UPS的使用，将极大增加给煤机系统的故障率。

本解决方案中，ILP装置内部集成旁路电路，在系统电压正常的情况下，装置工作于旁路模式，变频器由电力系统直接供电，电源变换模块部分处于休眠状态，不参与装置运行。

由此降低ILP装置中电力电子器件投入使用的工作时间，从而降低故障概率，提升给煤机系统整体的连续无故障运行时间和安全可靠性。

2）高效的定期自检与故障自诊断，免维护应用
UPS解决方案中，为保证蓄电池的寿命，需对UPS中的蓄电池进行定期（通常3个月）的全充全放维护。

此维护过程耗时较长，维护中需对给煤机系统进行人为切换电源，极易触发变频器的停机故障，给系统安全连续运行带来风险。

同时，常规UPS不具备自检和故障自诊断功能，一旦发生故障，无法有效的上送故障报警信息，不利于现场故障的及时发现与排查。

ILP装置采用免维护设计，其使用过程中无需工作人员对其进行任何操作和维护。

该装置集成定期自检功能，对于自检中发现的问题，具备强大的故障自诊断功能，并可将故障诊断结果通过硬接点、通讯等多种方式上送至后台管理系统，方便故障的统计与记录。

3）宽温度范围，长运行寿命
UPS解决方案中的核心部件为蓄电池，其对于运行环境温度极为敏感。

一方面，在低温环境下蓄电池会出现容量下降现象，严重时会出现整机失效；另一方面过高的环境温度会造成蓄电池整体寿命的下降。

理论上环境温度每提高10℃，电池的使用寿命将减小50%。

通常情况下，蓄电池标称的使用寿命均为25℃情况
下评估得到的，而给煤机系统临近锅炉，其常态环境温度有可能达到50℃以上，以55℃计算，蓄电池的寿命将仅为理想情况的12.5%，电池更换频率将极高。

本解决方案中，核心部件为目前世界上最先进的第五代IGBT（门极可关断晶体管），其结温耐受能力达到150℃以上。

ILP整机的稳定运行温度范围可达到-20℃~70℃。

可实现各种恶劣工况下的长寿命运行。

4）分布式供电解决方案，提高系统整体可利用效率
受限于蓄电池对于环境温度的敏感性，UPS解决方案通常为集中供电式方案，即将UPS放置于一个配备空调的独立配电室，由1台UPS为多台给煤机变频器同时供电，UPS与变频器间通过长距离线缆连接。

这种方式下，任意一台给煤机变频器发生故障，或任意连接线缆发生破皮、短路，都将触发UPS的过流保护，进而造成多台给煤机系统的同时瘫痪。

本解决方案为分布式供电解决方案，为每台给煤机变频器配备了独立的ILP 装置，任意一台给煤机变频器的故障均不会影响到其他给煤机系统的安全运行，提高了系统整体的可利用效率与可靠性。

同时在安装方式上，ILP装置与变频器就近安装，最大限度的缩短了电缆连接线的长度，极大的降低了连接线路短路风险。

5）多功能设计，可提供常备控制电源
在UPS解决方案中，UPS仅供给变频器380V动力电源，无法提供其控制器所需的220V交流电源。

控制电源也是变频器可靠运行的关键，在系统故障过程中也是不允许跌落的，因而需再额外配置独立的220V UPS，供给此电源。

在本解决方案中，每台ILP装置内部均可提供1路220V/300W的常备电源，用于UPS控制电源的供电，无需外配独立UPS。

6）定制化产品，接线简单，界面友好，易于操作
相对于UPS解决方案，本方案专为电厂给煤机系统低电压穿越应用而设计，接线方式非常简单，基本配置中仅包含5根动力电缆与4组二次硬接点端口。

同
时，依据现场需要，可扩展以太网、CAN网、485等多种通讯方式与后台连接。

改造过程中，无需对变频器进行任何配置、设置的修改，同时可利用原有已铺设电缆，无需新增电力线缆。

7）零损耗设计
UPS解决方案中，UPS处于实时工作状态，其工作损耗在额定功率的8%~10%左右。

以单台18.5kW给煤机系统计算，其采用UPS改造方案后的年耗电量增加16000度左右。

本解决方案中，ILP装置绝大部分时间工作于旁路运行模式，其运行损耗基本为零。