一種用于高壓變頻器預充電裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種高壓變頻器預充電裝置及方法，包括預充電電路系統和預充電投切系統；所述預充電電路系統包括預充電主回路單元和預充電控制回路單元；所述預充電主回路單元的輸入端與低壓交流電源連接，所述預充電主回路單元的輸出端與高壓變頻器直流母線電容連接；所述預充電控制回路單元用于檢測預充電主回路單元最終輸出的直流電壓，根據檢測到的直流電壓控制預充電主回路單元中的逆變器的輸出電壓；所述預充電投切系統用于檢測高壓變頻器直流母線電容兩端的電壓，并將檢測信號發送給變頻器控制系統；變頻器控制系統根據接收到的信號控制預充電電路系統切出、控制變頻器高壓開關閉合，或控制預充電電路系統切入、控制變頻器高壓開關斷開。

Pre charging device and method for high voltage frequency converter

The invention discloses a high voltage inverter pre charging device and method, including the pre charge circuit system and the precharge switching system; the precharge circuit system comprises a pre charging main circuit unit and a precharge control circuit unit; the pre charging main circuit unit is connected to the input end and the low voltage AC power supply, the pre main charging circuit unit is connected to the output end of the high-voltage inverter and the DC bus capacitor; the precharge control circuit unit is used for detecting the pre charging DC voltage of main circuit unit of the final output, according to the output voltage of DC voltage is detected to control the precharge unit in the inverter main circuit; the precharge switching system for voltage detection high voltage inverter DC bus capacitor, and the detection signal is sent to the inverter control system; frequency converter control system according to the received signal control The pre charging circuit system cuts out and controls the high voltage switch of the converter to close or control the precharge circuit, and the system cuts in and controls the high voltage switch of the transducer to be disconnected.

【技術實現步驟摘要】
一種用于高壓變頻器預充電裝置及方法
本專利技術涉及高壓變頻器
，尤其涉及一種用于高壓變頻器預充電裝置及方法
技術介紹
隨著電力電子技術的發展，變頻器作為電力電子技術發展的產物，在國民經濟的各個領域如冶金、石化、市政、電力等行業得到廣泛的應用，并發揮著越來越重要的作用，特別是，高壓大功率變頻器的應用日漸廣泛。在高壓變頻器中，由功率模塊串聯構成的高壓大功率變頻器作為適合中國國情、性能優異的變頻器，受到眾多變頻器生產廠商、科研院所、工程技術人員、用戶等的青睞。高壓變頻器在高壓上電時，如果采用閉合高壓斷路器的方式，會對高壓電網產生有額定電流7到10倍大小的沖擊電流，影響電網的安全、穩定運行，同時還會對變頻器本身功率單元內的直流母線電容和整流元器件產生很大的沖擊電流，影響其使用壽命。目前，解決此問題的方法有以下幾種：一種方法是在變頻器的高壓輸入側安裝激磁涌流抑制電路。該電路由限流電阻和與之并聯的高壓開關組成。該電路串聯在高壓電源與高壓變頻器的輸入端之間，在高壓上電前，高壓開關處于斷開狀態，通過限流電阻對高壓變頻器進行充電，充電完成后，閉合高壓開關，充電工程結束。由于該電路屬于高壓電路，所用的器件為高壓器件，所用成本高，而且因為通過限流電阻對高壓變頻器進行充電，能耗也大。另一種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生感應電壓，對功率單元的直流電容進行充電。隨著充電過程的進行，逐漸用接觸器旁路掉部分限流電阻，充電完成后，斷開充電電路，閉合高壓開關。這種方法雖然能夠實現用低壓電源對變頻器的充電，但也存在一定問題，主要是由于整流變壓器整機的額定容量遠大于其輔助繞組的額定容量，因此通過輔助繞組激磁時，穩態激磁電流非常大，過大的激磁電流會在限流電阻上產生過大的電壓降，如果選擇較少的接觸器，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，從而每次用接觸器旁路電阻時會對低壓電源產生很大的沖擊電流，同時也對功率單元中的直流電容有一定的沖擊，如果選擇較多的接觸器，則成本又較高；其次，如果為了節省成本，省去最后一級接觸器，在斷開充電電路前未旁路所用限流電阻，則考慮到電阻上的電壓降，預充電是不充分的，在高壓上電時仍會有沖擊電流；最后就是由于過大的激磁電流使電阻嚴重發熱，因而此電路需要采用大功率電阻，體積大，成本高，效率低。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種安全可靠的用于高壓變頻器的預充電裝置及方法。為達到上述目的，本專利技術一種用于高壓變頻器預充電裝置，包括預充電電路系統和預充電投切系統；所述預充電電路系統包括預充電主回路單元和預充電控制回路單元；所述預充電主回路單元的輸入接口與低壓交流電源連接，所述預充電主回路單元的輸出接口與高壓變頻器直流母線電容連接；所述預充電控制回路單元用于檢測預充電主回路單元最終輸出的直流電壓，根據檢測到的直流電壓控制預充電主回路單元中的逆變器的輸出電壓；所述預充電投切系統用于檢測高壓變頻器直流母線電容兩端的電壓，并將檢測信號發送給變頻器控制系統；變頻器控制系統根據接收到的信號控制預充電電路系統切出、控制變頻器高壓開關閉合，或控制預充電電路系統切入、控制變頻器高壓開關斷開。進一步地，所述預充電主回路單元包括三相橋式不控整流電路，單向橋式單脈沖調制逆變電路，高頻升壓變壓器和兩相半波不控整流電路；所述三相橋式不控整流電路用于接收低壓交流電源輸出的交流電壓，對接收到的交流電壓進行整流得到直流電壓，并將直流電壓輸出給單向橋式單脈沖調制逆變電路；所述單向橋式單脈沖調制逆變電路用于接收直流電壓，并對直流電壓調制逆變得到交流方波電壓，再將交流方波電壓輸出給高頻升壓變壓器；所述高頻升壓變壓器用于接收交流方波電壓，并對交流方波電壓進行升壓得到交流方波高壓，再將交流方波高壓輸出給兩相半波不控整流電路；所述兩相半波不控整流電路用于接收交流方波高壓，并對接收到的交流方波高壓進行整流的到直流電壓，最后將直流電壓輸出給高壓變頻器直流母線電容。進一步地，所述預充電控制回路單元包括依次連接的采樣電路、補償電路、PWM控制電路以及驅動電路；所述預充電控制回路單元與所述單相橋式單脈沖調制逆變器受控連接，用于控制所述單相橋式單脈沖調制逆變器中的開關器件的導通或關斷。進一步地，在所述兩相半波不控整流電路的輸出端與所述高壓變頻器直流母線電容之間串聯有用于濾波的電感。本專利技術提供的高壓變頻器預充電裝置，由于充電電壓通過電壓閉環調節控制，省去了充電電阻，在預充電過程中幾乎沒有能量損耗；利用高頻變壓器將預充電電路與變頻器主電路隔離，安全可靠，預充電電路出現故障也不影響到變頻器主電路安全；高頻變壓器的一次繞組側都是低壓電路，成本低廉，二次繞組側雖為高壓電路，但采用的是最簡單的不控整流橋，成本也較低；通過改變基準電壓信號和變壓器一次、二次繞組匝數比，本專利技術提供的高壓變頻器預充電裝置可適用于不同類型及功率大小的高壓變頻器。為達到上述目的，本專利技術一種用于高壓變頻器預充電方法，在低壓電源與高壓變頻器母線電容之間連接有預充電主回路單元，所述預充電主回路單元與預充電控制回路單元電連接；高壓變頻器控制系統與一預充電投切系統通訊連接；其特征在于，所述方法包括如下步驟:步驟一、高壓變頻器在進行高壓上電時，接通預充電主回路單元和控制回路單元，通過預充電控制回路單元控制主回路單元中逆變器輸出的電壓，使逆變器輸出的電壓以一定的斜率由低到高，最終輸出直流電壓對高壓變頻器直流母線電容進行充電；步驟二、利用預充電投切系統檢測高壓變頻器直流母線電容兩端的電壓，并將檢測到的電壓信號發送給高壓變頻器控制系統；步驟三、高壓變頻器控制系統接收預充電投切系統發送的電壓信號，控制預充電電路系統的工作狀態，控制變頻器高壓開關斷開或閉合。進一步地，所述步驟一具體為，對低壓交流電進行整流得到直流電壓，對直流電壓進行逆變調制得到交流方波電壓，對交流方波電壓升壓得到交流方波高壓；再對交流方波高壓進行整流濾波后，最終得到的直流電壓，用最終得到的直流電壓對高壓變頻器直流母線電容進行充電。進一步地，所述步驟三具體為，高壓變頻器控制系統接收預充電投切系統發送的電壓信號通過一比較模塊與預設的電壓值進行比較；若檢測到的電壓信號大于或等于預設的電壓值，則高壓變頻器控制系統控制預充電電路切出，控制變頻器高壓開關閉合；若檢測到的電壓信號小于預設的電壓值，則高壓變頻器控制系統對當前預充電電路工作狀態不作調整。本專利技術提供的高壓變頻器預充電方法，首先將輸入的低壓交流電源經三相橋式不控整流電路、單相橋式單脈沖調制逆變電路、高頻升壓變壓器、兩相半波不控整流電路，即經過了AC/DC-DC/AC-AC/DC的變換，最終輸出的直流電壓給變頻器直流母線電容充電；其次通過控制單相橋式單脈沖調制逆變電路中開關器件的導通、關斷及導通時間，使所述直流電壓幅值以一定的斜率由低升高，直至電容兩端電壓達到所需要的閾值；然后切斷預充電電路系統，再閉合變頻器高壓開關。該預充電裝置還通過檢測所述的直流電壓，進行閉環控制，確保電容兩端電壓幅值按要求升高，避免出現尖峰電流或電壓，造成設備損壞。附圖說明圖1是本專利技術提供的高壓變頻器預充電裝置的結構框圖；圖2是本專利技術提供的高壓變頻器預充電裝置中預充電電路本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于高壓變頻器預充電裝置，其特征在于，包括預充電電路系統和預充電投切系統；所述預充電電路系統包括預充電主回路單元和預充電控制回路單元；所述預充電主回路單元的輸入接口與低壓交流電源連接，所述預充電主回路單元的輸出接口與高壓變頻器直流母線電容連接；所述預充電控制回路單元用于檢測預充電主回路單元最終輸出的直流電壓，根據檢測到的直流電壓控制預充電主回路單元中的逆變器的輸出電壓；所述預充電投切系統用于檢測高壓變頻器直流母線電容兩端的電壓，并將檢測信號發送給變頻器控制系統；變頻器控制系統根據接收到的信號控制預充電電路系統切出、控制變頻器高壓開關閉合，或控制預充電電路系統切入、控制變頻器高壓開關斷開。

【技術特征摘要】
1.一種用于高壓變頻器預充電裝置，其特征在于，包括預充電電路系統和預充電投切系統；所述預充電電路系統包括預充電主回路單元和預充電控制回路單元；所述預充電主回路單元的輸入接口與低壓交流電源連接，所述預充電主回路單元的輸出接口與高壓變頻器直流母線電容連接；所述預充電控制回路單元用于檢測預充電主回路單元最終輸出的直流電壓，根據檢測到的直流電壓控制預充電主回路單元中的逆變器的輸出電壓；所述預充電投切系統用于檢測高壓變頻器直流母線電容兩端的電壓，并將檢測信號發送給變頻器控制系統；變頻器控制系統根據接收到的信號控制預充電電路系統切出、控制變頻器高壓開關閉合，或控制預充電電路系統切入、控制變頻器高壓開關斷開。2.根據權利要求1所述的一種用于高壓變頻器預充電裝置，其特征在于，所述預充電主回路單元包括三相橋式不控整流電路，單向橋式單脈沖調制逆變電路，高頻升壓變壓器和兩相半波不控整流電路；所述三相橋式不控整流電路用于接收低壓交流電源輸出的交流電壓，對接收到的交流電壓進行整流得到直流電壓，并將直流電壓輸出給單向橋式單脈沖調制逆變電路；所述單向橋式單脈沖調制逆變電路用于接收直流電壓，并對直流電壓調制逆變得到交流方波電壓，再將交流方波電壓輸出給高頻升壓變壓器；所述高頻升壓變壓器用于接收交流方波電壓，并對交流方波電壓進行升壓得到交流方波高壓，再將交流方波高壓輸出給兩相半波不控整流電路；所述兩相半波不控整流電路用于接收交流方波高壓，并對接收到的交流方波高壓進行整流的到直流電壓，最后將直流電壓輸出給高壓變頻器直流母線電容。3.根據權利要求2所述的一種用于高壓變頻器預充電裝置，其特征在于，所述預充電控制回路單元包括依次連接的采樣電路、補償電路、PWM控制電路以及驅動電路；所述預充電控制回路單元與所述單相橋式單脈沖調制逆變器電連接，用于控制所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：司偉，
申請(專利權)人：中冶華天南京電氣工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32