[發明專利]用于高壓變頻系統的低壓預充電系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410225259.6
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104038032B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 何伯鈞;羅仁俊;黃歡;鄧飛;鄧霆;彭勃;肖偉;鐘強;陳志新;王世平;王博;王飛鵬;何健明;雷立;熊強;汪小梅;王龍;陳孟君;李萍
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

技術領域

本發明涉及電力電子與高壓變頻技術領域，尤其涉及一種用于高壓變頻系統的低壓預充電系統及其控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展和對高壓變頻器技術的研究的深入，高壓變頻器被廣泛應用到風機、水泵、壓縮機等大功率機械設備的驅動系統中。

高壓變頻系統存在電容等儲能元件，在高壓開關合閘的瞬間會產生數倍于變頻系統額定電流的勵磁浪涌電流，該勵磁浪涌電流會對工頻電網及高壓變頻系統產生巨大的沖擊，嚴重時將影響高壓變頻系統的正常啟動和運行。

為解決該問題，現有的高壓變頻產品在開始工作之前都需要經過高壓預充電過程。圖1是現有技術中用于高壓變頻系統的高壓預充電電路的原理圖。現有技術是利用在高壓電源的高壓開關10的輸出側串聯的預充電電阻11來抑制高壓開關10合閘時的勵磁浪涌電流。具體地，當高壓變頻系統的直流電壓充電至設定閥值時，閉合預充電電阻11的旁路開關13，進而實現高壓預充電過程。

但是現有技術所采用的高壓接觸器(高壓開關)及高壓預充電電阻成本較高，且其占用的空間體積較大，因此這種預充電方案已成為制約高壓變頻產品實現成本有效控制的關鍵因素之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種用于高壓變頻系統的低壓預充電系統，該系統能夠可極大地降低產品成本，有效減小系統的空間體積，限制短路電流對電源系統的沖擊，同時有效減少預充電電阻的功耗。另外，還提供了一種用于高壓變頻系統的低壓預充電系統的控制方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于高壓變頻系統的低壓預充電系統，該低壓預充電系統包括：高壓電源；高壓開關，其輸入端接收所述高壓電源；變壓器，其原邊連接所述高壓開關的輸出端，其副邊連接所述高壓變頻系統；低壓電源；低壓預充電電路，其輸入端接收所述低壓電源，其輸出端與所述變壓器的低壓繞組連接，所述低壓預充電電路包括預充電開關、與所述預充電開關串聯的預充電電阻、與所述預充電電阻串聯的維持電阻、以及與所述維持電阻并聯的旁路開關，其中，在對所述高壓變頻系統進行預充電時，所述低壓電源通過所述低壓預充電電路和所述變壓器向所述高壓變頻系統進行反高壓充電；在所述高壓變頻系統正常運行時，所述高壓電源通過所述高壓開關和所述變壓器向所述高壓變頻系統提供電源。

在一個實施例中，所述維持電阻和所述預充電電阻的阻值下限能夠使得充電至所述高壓變頻系統的直流電壓維持在一定閾值，所述維持電阻和所述預充電電阻的阻值上限能夠使得所述高壓開關合閘時在所述高壓電源和所述低壓電源產生的短路電流預置在一定范圍。

在一個實施例中，所述預充電開關和所述旁路開關為低壓接觸器，所述高壓開關為高壓接觸器。

在一個實施例中，所述變壓器為移相變壓器。

根據本發明的另一方面，還提供了一種如上所述的用于高壓變頻系統的低壓預充電系統的控制方法，該方法包括：先閉合所述旁路開關，后閉合所述預充電開關，使所述低壓電源通過所述預充電電阻和所述變壓器向所述高壓變頻系統進行反高壓充電；在檢測到所述高壓變頻系統的直流電壓充電到一定閾值時，斷開所述旁路開關，閉合所述高壓開關，通過所述維持電阻來抑制所述高壓開關合閘時所述高壓電源與所述低壓電源之間的短路電流；在檢測到所述高壓開關合閘后，隨即斷開所述預充電開關。

與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點：

本發明提出一種在技術上更完善的用于高壓變頻系統的低壓預充電系統。相比高壓預充電電路，本發明的低壓預充電系統可極大地降低產品成本，有效減小系統的空間體積。而且，通過在預充電電路串聯投入維持電阻，從而利用較大的電阻值來抑制高壓開關合閘時高壓電源與低壓電源之間的短路電流，限制短路電流對電源系統的沖擊，同時有效減少預充電電阻的功耗。另外，在預充電完成后，該低壓預充電系統通過先閉合高壓開關、后斷開預充電開關這樣的操作，能夠無失電地切換時間，進而有效避免失電切換過程中開關分合延時所導致的預充電失敗現象。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是現有技術中用于高壓變頻系統的高壓預充電電路的原理圖；