[實(shí)用新型]一種晶閘管調(diào)壓式高壓變頻器預(yù)充電電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020146451.3
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN201774457U
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬永健
• 申請（專利權(quán)）人: 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M5/16
• 分類號: H02M5/16
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 張愛群

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于高壓變頻器的預(yù)充電電路，特別是一種通過晶閘管產(chǎn)生激磁電流對變壓器進(jìn)行勵磁，從而避免了激磁電流在限流電阻上消耗較大功率的預(yù)充電電路，屬于高壓變頻器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器作為電力電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域如冶金、石化、自來水、電力等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用，特別是，高壓大功率變頻器的應(yīng)用日漸廣泛。

在高壓變頻器中，由功率單元(又稱功率模塊、變流單元，如圖2所示)串聯(lián)構(gòu)成的高壓大功率變頻器(如圖1所示)作為適合中國國情、性能優(yōu)異的變頻器，受到眾多變頻器生產(chǎn)廠商、科研院所、工程技術(shù)人員、用戶的青睞。

高壓大功率變頻器有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，篇幅所限，本說明書僅針對在市場上應(yīng)用最為廣泛的單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器進(jìn)行敘述。本專利所述技術(shù)應(yīng)用于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓變頻器時(shí)，其工作原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制方法與本說明書的敘述完全相同。

這種高壓變頻器結(jié)構(gòu)已經(jīng)在中國實(shí)用新型專利ZL97100477.3中公開。該高壓變頻器在電網(wǎng)側(cè)有一個整流變壓器，此整流變壓器有多個副邊繞組，為了抑制對電網(wǎng)的諧波，這些副邊繞組常常采用曲折繞法，達(dá)到移相的效果，分別給各個串聯(lián)的功率單元供電。每個功率單元為3相輸入、單相輸出的電壓源型變頻器。

在電路原理上，此整流變壓器起到了隔離的作用，使各功率單元相互之間在輸入側(cè)隔離，這樣，由于功率單元的逆變橋在輸出側(cè)相互串聯(lián)，功率單元的整體電位(電勢)就會逐級提高。

通常，此整流變壓器有一個輔助繞組，為變頻器的冷卻風(fēng)機(jī)供電。

目前，高壓變頻器在高壓上電時(shí)，通常采用直接沖擊的方法，即直接閉合為其供電的高壓斷路器。用這種方法在高壓上電時(shí)，會對高壓電網(wǎng)產(chǎn)生7至10倍于額定電流的沖擊電流，影響電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，會對功率單元內(nèi)的直流電容和整流器件產(chǎn)生很大的沖擊電流，影響其使用壽命。

一種解決方法是在變頻器的高壓輸入側(cè)安裝激磁涌流抑制電路。該電路由限流電阻和與之并聯(lián)的高壓開關(guān)(高壓真空斷路器或者高壓真空接觸器)組成。該電路串聯(lián)在高壓電源與高壓變頻器的輸入端之間。在高壓上電前，高壓開關(guān)處于斷開狀態(tài)，通過限流電阻對高壓變頻器進(jìn)行充電，充電完成后，閉合高壓開關(guān)，充電過程結(jié)束。由于該電路屬于高壓電路，所用的器件為高壓器件，所以成本遠(yuǎn)高于本專利所述電路，體積也遠(yuǎn)大于本專利所述電路。

另一種解決方法是通過低壓電源和限流電阻向整流變壓器的輔助繞組供電，通過變壓器在副邊繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對功率單元的直流電容進(jìn)行充電。隨著充電過程的進(jìn)行，逐漸用交流接觸器旁路掉部分限流電阻，充電完成后，斷開充電電路，閉合高壓斷路器。這種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)用低壓電源對變頻器的充電，但是存在著一些問題：第一，由于整流變壓器整機(jī)的額定容量遠(yuǎn)大于其輔助繞組的額定容量，因此通過輔助繞組激磁時(shí)，穩(wěn)態(tài)激磁電流非常大，過大的激磁電流會在限流電阻上產(chǎn)生過大的電壓降，如果選擇較少的交流接觸器，每次旁路的電阻阻值較大，則每次旁路突加在輔助繞組上的電壓較高，從而每次用交流接觸器旁路電阻時(shí)會對低壓電源產(chǎn)生很大的沖擊電流，同時(shí)也對功率單元中的直流電容有一定的沖擊，如果選擇較多的交流接觸器，則成本較高；第二，如果為了節(jié)省成本，省去最后一級交流接觸器，在斷開充電電路前未旁路所有限流電阻，則考慮到電阻上的電壓降，預(yù)充電是不充分的，在高壓上電時(shí)仍會有沖擊電流；第三，由于過大的激磁電流使電阻嚴(yán)重發(fā)熱，因而此電路需要采用大功率電阻，體積大，成本高，效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的主要目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種通過晶閘管產(chǎn)生激磁電流對變壓器進(jìn)行勵磁的預(yù)充電電路及其控制方法，避免了變壓器激磁電流對預(yù)充電的影響，最大限度地降低了電路損耗，提高了系統(tǒng)效率，降低了系統(tǒng)成本，降低了上電過程對電網(wǎng)和功率單元的沖擊。

本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種晶閘管調(diào)壓式高壓變頻器預(yù)充電電路，其特征在于，包括：輔助繞組、晶閘管調(diào)壓器和三相交流低壓電源；

所述輔助繞組設(shè)置在整流變壓器的副邊側(cè)，與該原邊繞組相對應(yīng)；所述晶閘管調(diào)壓器串聯(lián)在輔助繞組和三相交流低壓電源之間；該晶閘管調(diào)壓器的輸入端與三相交流低壓電源相連，其輸出端與輔助繞組相連。

在所述晶閘管調(diào)壓器的輸出端與輔助繞組之間還可以設(shè)置有濾波器。

所述濾波器為LC濾波器或者RC濾波器。

在所述晶閘管調(diào)壓器的輸入側(cè)和/或輸出側(cè)可以安裝有交流接觸器。