專利名稱：改進(jìn)型高壓大功率變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高壓大功率變頻器，更具體地說，涉及一種可減少電網(wǎng)上電沖擊的改進(jìn)型高壓大功率變頻器。
背景技術(shù)：
變頻調(diào)速技術(shù)作為一種高效的節(jié)能手段，正在我國電力、冶金、石化、市政供水等各個方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)有各種不同的電路拓?fù)鋵崿F(xiàn)方式，但是交-直-交型變頻器以其調(diào)速范圍寬、適應(yīng)性廣、性能可靠等優(yōu)點成為市場的主流。
低壓交-直-交型變頻器主要由整流、濾波、逆變?nèi)糠忠来未?lián)構(gòu)成，根據(jù)濾波部分儲能元件的不同，交-直-交型變頻器可分為電流源型和電壓源型兩種。電流源型變頻器以電感為儲能元件，電壓源型變頻器以電容為儲能元件；電壓源型變頻器對電網(wǎng)的諧波污染少，功率因數(shù)高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，控制簡單，因此有逐步取代電流源型變頻器的趨勢。
如圖1所示，低壓電壓源型交-直-交變頻器一般采用二極管整流橋1作為整流器件，電解電容2作為儲能元件。在實際使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)在變頻器系統(tǒng)剛上電時，如果不限制電解電容2的充電電流，將會燒毀整流橋1或者其前面的熔斷器。
為此，在低壓電壓源型交-直-交變頻器中，一般采用電阻器3限制充電電流，等充電完成后，再用旁路繼電器或接觸器4將電阻3旁路出系統(tǒng)，以避免電壓源型變頻器的整流橋或其前面的熔斷器被燒毀。
但是，在高壓變頻器中(電網(wǎng)電壓690V以上)，由于受到器件耐壓的限制和電機(jī)絕緣所能耐受的共模電壓和dv/dt上升率的限制，以及考慮到電網(wǎng)對諧波的忍受程度，如果仍然采用上述方法限制充電電流很難作到。
高壓電壓源型大功率變頻器一般有兩種形式三電平電壓源型變頻器(圖2)和功率模塊單元串聯(lián)構(gòu)成的電壓源型變頻器(圖3)。在這兩種變頻器中，仍然存在如上所述的充電電流問題，但是，如果采用如上所述的方法限制充電電流，則存在很多問題。在三電平電壓源型變頻器中，每個整流和濾波電路部分電壓都比較高，而且不是標(biāo)準(zhǔn)電壓，因此旁路接觸器要選用高壓器件，造成體積和成本的增加；如果采用完全可控的功率器件和共模電感器解決這個問題，又會造成控制上的復(fù)雜。
在功率模塊單元串聯(lián)構(gòu)成的電壓源型變頻器中，每個功率單元內(nèi)部的電壓不高，如果采用現(xiàn)有技術(shù)，可以在每個功率單元的整流橋后采用電阻器限流，充電完成后，用接觸器旁路；這種處理方法，有很多缺點。由于功率單元個數(shù)較多，每個功率單元都要附加一個電阻器和接觸器，控制上非常復(fù)雜；如果接觸器選用帶延時自動閉合的，則會造成本來可靠性就低的接觸器更加不可靠；這樣的處理方法還將造成體積和成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本實用新型的目的是提供一種可減少電網(wǎng)對變頻器上電沖擊的改進(jìn)型高壓大功率變頻器。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種改進(jìn)型高壓大功率變頻器，它包括多副邊繞組整流變壓器、整流部分、濾波部分、逆變部分，其特征在于在所述多副邊繞組整流變壓器的副邊增設(shè)有一個交流繞組，該交流繞組與變頻器的低壓控制電源相連。
在所述交流繞組和變頻器低壓控制電源之間還串聯(lián)有一緩沖電路。
該緩沖電路由一交流開關(guān)和一普通調(diào)壓器組成。
該緩沖電路還可以為一可控硅橋，或由整流橋、濾波電容、逆變橋構(gòu)成的交-直-交電路。
由于本實用新型在變頻器整流變壓器的副邊增設(shè)了一個與控制電源相連的交流繞組，在變頻器高壓動力電源上電之前，先通過該交流繞組使變壓器副邊各繞組的電壓由零逐步上升到額定電壓，利用這一過程，使跨接在整流部分和逆變部分之間的濾波電容完成充電過程后，再閉合變頻器高壓動力電源開關(guān)，使系統(tǒng)正常上電，從而減少變頻器上電沖擊，與傳統(tǒng)的限流方法相比，既實現(xiàn)了限制充電電流、減少上電沖擊的目的，又減小了元器件的數(shù)目，提高了系統(tǒng)的可靠性，體積小，成本低。


圖1為傳統(tǒng)的低壓交-直-交電壓源型變頻器結(jié)構(gòu)示意圖圖2為三電平高壓電壓源型交-直-交變頻器結(jié)構(gòu)示意圖圖3為功率模塊單元串聯(lián)構(gòu)成的高壓電壓源型變頻器結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實用新型改進(jìn)后高壓大功率變頻器多副邊繞組變壓器局部結(jié)構(gòu)示意圖(一)圖5為本實用新型改進(jìn)后多副邊繞組變壓器局部結(jié)構(gòu)示意圖(二)
圖6為本實用新型改進(jìn)后多副邊繞組變壓器局部結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
由圖2、圖3可知，高壓電壓源型大功率變壓器與低壓電壓源型變頻器的區(qū)別在于高壓大功率變頻器除了包括有整流1、濾波2、逆變5三部分外，在整流部分和電網(wǎng)之間還設(shè)有一具有多副邊繞組的整流變壓器6。
本發(fā)明根據(jù)高壓大功率變壓器的這一結(jié)構(gòu)特點，為了限制充電電流，解決電網(wǎng)對高壓大功率變頻器的上電沖擊，如圖4所示，在變頻器整流變壓器6的副邊增設(shè)一個交流繞組7。
一般的高壓大功率變頻器均有兩個供電電源，一個是低壓控制電源，其電壓等級與工廠的控制電源一致，一般為380V；另一個為高壓動力電源。所述交流繞組7與低壓控制電源相連，當(dāng)交流繞組7上施加控制電源后，則可以在變頻器整流變壓器6的其它繞組上感應(yīng)出正常的工作電壓。
在所述交流繞組7與控制電源之間還串聯(lián)有一緩沖電路8。該緩沖電路8由一個交流開關(guān)81和一個普通調(diào)壓器82組成。在變頻器高壓動力電源上電之前，先閉合交流開關(guān)81，調(diào)節(jié)調(diào)壓器82，使變壓器6副邊各繞組的電壓由零逐步上升到額定電壓，此過程完成后，跨接在整流部分和逆變部分之間的濾波電容已經(jīng)完成了充電過程，此時，斷開交流開關(guān)81，再閉合變頻器高壓動力電源開關(guān)，使系統(tǒng)正常上電，從而減少變頻器的上電沖擊。
調(diào)壓器82可以由普通的手動自耦調(diào)壓器構(gòu)成，上電之前由人工手動調(diào)節(jié)實現(xiàn)充電過程；也可以由電動調(diào)壓器構(gòu)成。當(dāng)變頻器控制系統(tǒng)上電之后，由變頻器的控制部分發(fā)出一個指令信號，自動完成充電過程，待充電過程完成之后，再發(fā)出一個指令斷開交流開關(guān)81，允許系統(tǒng)高壓動力電源閉合。
上述緩沖電路8也可由目前較先進(jìn)的逆變電源構(gòu)成，圖5和圖6分別給出一個實例，圖5用可控硅組成的可控橋構(gòu)成，可以平滑地調(diào)節(jié)施加到交流繞組7上的電壓，實現(xiàn)與調(diào)壓器相同的功能。
圖6則是另外一種較為先進(jìn)的形式，可以使用通用的變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)交流繞組7電壓的平滑調(diào)節(jié)。
在變壓器副邊附加一個與控制電源電壓相同的交流繞組，在變頻器系統(tǒng)接通高壓電源前，可以減少系統(tǒng)上電沖擊，完成對儲能元件的充電；在變頻器系統(tǒng)接通高壓電源后，該交流繞組還可以給風(fēng)機(jī)、控制電路供電，增加變頻器的可靠性。因為，變頻器的控制電源是與工廠內(nèi)的其它許多用電設(shè)備連在一起的，由于設(shè)備的維修或者切換，常常會造成供電的中斷，從而威脅變頻器的運(yùn)行安全，所以，當(dāng)變頻器系統(tǒng)接通高壓電源后，利用該交流繞組給風(fēng)機(jī)、控制電路供電，可以確保當(dāng)其他操作人員誤操作，使工廠的控制電源掉電后，變頻器的控制電路、風(fēng)機(jī)仍然可以正常工作，使變頻器的運(yùn)行不受工廠控制電源中斷的影響。
以上所述是本實用新型的具體實施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，任何基于本實用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換，均屬于本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)型高壓大功率變頻器，它包括多副邊繞組整流變壓器、整流部分、濾波部分、逆變部分，其特征在于在所述多副邊繞組整流變壓器的副邊增設(shè)有一個交流繞組，該交流繞組與變頻器的低壓控制電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型高壓大功率變頻器，其特征在于在所述交流繞組和變頻器低壓控制電源之間還串聯(lián)有一緩沖電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型高壓大功率變頻器，其特征在于所述緩沖電路由一交流開關(guān)和一普通調(diào)壓器串聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型高壓大功率變頻器，其特征在于所述緩沖電路為一可控硅橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型高壓大功率變頻器，其特征在于所述緩沖電路由整流橋、濾波電容、逆變橋構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種改進(jìn)型高壓大功率變頻器。其特征在于在變頻器多副邊繞組整流變壓器的副邊增設(shè)有一個交流繞組，該交流繞組與變頻器的低壓控制電源相連。在所述交流繞組和變頻器低壓控制電源之間還串聯(lián)有一緩沖電路。在變頻器高壓動力電源上電之前，先通過該緩沖電路和交流繞組使變壓器副邊各繞組的電壓由零逐步上升到額定電壓，利用這一過程，使跨接在整流部分和逆變部分之間的濾波電容完成充電過程后，再閉合變頻器高壓動力電源開關(guān)，使系統(tǒng)正常上電，從而減少變頻器上電沖擊，與傳統(tǒng)的限流方法相比，既實現(xiàn)了限制充電電流、減少上電沖擊，又減小了元器件的數(shù)目，提高了系統(tǒng)的可靠性，體積小，成本低。
文檔編號H02M5/443GK2641912SQ03276708
公開日2004年9月15日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者倚鵬 申請人:北京利德華福電氣技術(shù)有限公司