[發明專利]中壓電網電源饋電的輸入濾波器預充電

有效

• 申請號: 201380076780.1
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN105393446B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: T.吳;Y.劉
• 申請（專利權）人: 通用電氣能源能量變換技術有限公司
• 主分類號: H02M7/162
• 分類號: H02M7/162
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉曉勇,姜甜

技術領域

本發明總體上涉及電網。更具體而言，本發明涉及減小中壓電網應用中使用的大功率整流器輸入濾波器中的過電壓和涌流。

背景技術

在常規電力的發電、傳輸和配電中，電力以在高交流(AC)電壓下通過電網長途傳輸的。在一些情況下，由于各種原因，這些高交流電壓必須要作為高直流(DC)電壓傳輸。直流輸電的基本原理是利用整流器將交流電壓變換成直流電壓。在這個過程中常常要用到大功率電壓源或電流源整流器。

如本領域的技術人員所知，大功率電壓源或電流源整流器通常是由中壓電網電源饋電的。電感器電容器(LC)輸入濾波器用于為中壓電網電源饋電。LC輸入濾波器還輔助相關供電裝置的換向過程以及濾除通常與大功率整流相關聯的線外電流諧波。

更具體而言，LC濾波器被設計成實現開關諧波的期望水平衰減，并避免正常運行期間殘余諧波被放大。不過，對于大功率應用而言，通常對用于大功率整流器的輸入濾波器進行輕微阻抑以避免過大的功率損耗。

輸入濾波器和電源變壓器中固有的功率損耗提供了最低程度的阻尼。輸入LC濾波器這樣低的固有阻尼因子通常會在隨后直接將輸入濾波器連接到中壓電網電源時導致輸入濾波器電容器兩端過度的過電壓應力。

這個問題的常規預充電方案是采用串聯連接的電阻器降低電容器兩端的過電壓和關聯的涌流。不過，這種方案需要使用笨重的預3電電阻器。這些笨重的預充電電阻器不僅降低了整個系統的效率，而且為優化輸入濾波器的預充電留下了有限空間。

其他常規預充電方案采用了額外的預充電電路部件，例如預充電電阻器和接觸器，導致系統成本上升，并降低了整個系統的效率。這些不希望有的后果尤其適用于直接由中壓電網電源(例如6kV+)饋電的大功率AC-DC變換器。這里，對于最壞的情況，如果預充電電阻器未受到重阻抑，涌流會在電網終端處導致嚴重電流失真。

其他常規方案包括使用交流側預充電取代直流側預充電。不過，使用交流側預充電取代直流側預充電面臨著要讓濾波電容器采取極小值的挑戰。小濾波電容器值導致從每相到地的連接產生相應小的阻抗。因此，這種方法也不能消除涌流和過電壓。

發明內容

考慮到上述不足，需要這樣的方法和系統，它們能夠消除為了減小輸入濾波器電容器兩端過電壓應力和涌流而對笨重預充電電阻器的需求。更具體而言，需要在連接到中壓電網電源時便于實現平滑電壓上升和零涌流的方法和系統。

本發明的實施例提供了一種裝置，所述裝置包括配置成向電容器供應預充電電壓的變壓器，以及配置成耦合到變壓器并對增大的調制指數做出響應的變換器。在電容器變得基本充滿之后的時間量子之內調制指數增大，且在所述時間量子期間預充電電壓基本恒定。

一個例示性實施例提供了一種無需采用任何預充電電阻器的輸入濾波器總體受控預充電方案，以在濾波器電容器上提供平穩的電壓上升和交流側的零涌流。可以預編程示范性預充電方案以在整個預充電過程期間為輸入濾波器預充電輸送恒定的小功率。這種方法還使用了具有更低功率額定值的預充電變壓器。可以利用更低的功率額定值降低整個系統成本并改善整個系統的效率。

在實施例中，在預充電操作期間控制交流側變換器作為逆變器，以產生輸入濾波器電容器兩端與電網電源電壓同步的電壓。通過這種方式，可以實現輸入濾波器平穩連接到中壓電網電源，無需在示范性電路的交流側變換器的交流側的輸入濾波器兩端設置箝位電路。如下文更詳細所述，可以通過編程適當的調制指數曲線來使實施例中實現的預充電功率最小化。

下文參考附圖詳細描述本發明的其他特征和優點，以及本發明各實施例的結構和操作。要指出的是，本發明不限于這里描述的具體實施例。這里給出這樣的實施例僅僅是為了例示的目的。基于本文包含的教導，額外的實施例對于相關領域的技術人員將是顯而易見的。

附圖說明

附圖被并入本文并形成說明書的一部分，例示了本發明的實施例，并與描述一起進一步用于解釋本發明的原理，使相關領域的技術人員能夠制作和使用本發明。

圖1是用于減小過電壓和涌流的常規預充電輸入濾波器電路的示意圖。

圖2是根據本發明實施例構造的示范性預充電輸入濾波器電路的方框圖。

圖3是與圖2的例示相關聯的示范性時序圖的圖示。

圖4是實踐本發明實施例的示范性方法的流程圖。

圖5是可以實施本發明實施例的示范性計算機系統的例示。

具體實施方式