專利名稱：一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有大功率高壓電機，在啟動過程中通常采用以下兩種方式限流。1.使用電抗器啟動大功率高壓電機，通常在電源65%處啟動，電抗器一般在 3500V(電源高壓為IOkV時)啟動，但整個啟動過程中電抗器無法調(diào)節(jié)電壓。2.電子式高壓軟啟動器啟動。因為電子元件運行在高壓下，電子元件的可靠性較差，且成本很高，因此和電子元件的可靠性成本都不盡人意。而且使用電子式高壓軟啟動器 的斬波取得啟動電壓，對電源也存在諧波污染。因此，如何提供一種裝置替代現(xiàn)有的高壓啟動裝置，實現(xiàn)大功率高壓電機高壓軟 啟動，且無諧波污染，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，用于替代現(xiàn)有 的高壓啟動裝置，實現(xiàn)大功率高壓電機高壓軟啟動，且無諧波污染。為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，包括抽頭變壓器和高壓補償 變壓器，所述高壓補償變壓器的次級串聯(lián)在高壓線路中；由于所述抽頭變壓器包括2K個抽頭，其中K個抽頭分別通過第二雙向可控硅與所 述高壓補償變壓器的初級的輸入端相連，另外K個抽頭分別通過第一雙向可控硅與所述高 壓補償變壓器的初級的輸出端相連；其中K為大于或者等于2的正整數(shù)。本發(fā)明所述補償 變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的每個第一雙向可控硅均可以與每個第二雙向可控硅 同時導(dǎo)通，可以實現(xiàn)K*K種補償方式。即K2種組合方式及相對應(yīng)的輸出電壓，可以替代現(xiàn) 有的高壓啟動裝置，實現(xiàn)大功率高壓電機高壓軟啟動，且無諧波污染。本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置可以實現(xiàn)高壓軟啟動， 以及穩(wěn)壓和調(diào)壓功能，實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)的電壓補償。另外，由于所述抽頭變壓器的輸入電壓為220V，本發(fā)明中的電子元件都運行在低 壓220ν中，因此成本大大低于現(xiàn)有電子式軟啟動器的成本(成本大概為電子式軟啟動器的 1/5左右)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的具體電路圖。圖1中G 高壓負荷開關(guān) C:真空接觸器 D 雙向可控硅 B:高壓補償變壓器 ZB:自耦變壓器M 高壓電機
具體實施例方式本發(fā)明提供一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，用于替代現(xiàn)有的高壓啟 動裝置，實現(xiàn)大功率高壓電機高壓軟啟動，且無諧波污染。為了更清楚地說明本發(fā)明的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置工作原理和 工作過程，下面結(jié)合附圖具體說明。參見圖1和圖2，圖1是本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置 結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的具體電路圖。本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，包括抽頭變壓器 ZB (也稱自耦變壓器)和高壓補償變壓器B，所述高壓補償變壓器B的次級串聯(lián)在高壓線路 中。高壓線路具體可以為10kv。所述高壓線路連接有高壓電機M。所述抽頭變壓器ZB包括2K個抽頭(其中K為大于或者等于2的正整數(shù))，其中K 個抽頭分別通過第二雙向可控硅與所述高壓補償變壓器B的初級的輸入端相連，另外K個 抽頭分別通過第一雙向可控硅與所述高壓補償變壓器B的初級的輸出端相連。所述抽頭變壓器ZB的輸入電壓為220V。抽頭變壓器ZB具體可以連接在電源和零 線(圖2所示的N端)之間。本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，由于所述抽頭變壓器 ZB包括2K個抽頭，其中K個抽頭分別通過第二雙向可控硅與所述高壓補償變壓器B的初 級的輸入端相連，另外K個抽頭分別通過第一雙向可控硅與所述高壓補償變壓器B的初級 的輸出端相連；其中K為大于或者等于2的正整數(shù)。本發(fā)明所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn) 壓、調(diào)壓裝置的每個第一雙向可控硅均可以與每個第二雙向可控硅同時導(dǎo)通，可以實現(xiàn)K*K 種補償方式。即K2種組合方式及相對應(yīng)的輸出電壓，可以替代現(xiàn)有的高壓啟動裝置，實現(xiàn) 大功率高壓電機高壓軟啟動，且無諧波污染。因此，本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置可以實現(xiàn)高壓軟 啟動，以及穩(wěn)壓和調(diào)壓功能，實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)的電壓補償。另外，由于所述抽頭變壓器ZB采用三相Y形接法時的輸入電壓為220V，本發(fā)明中 的電子元件都運行在低壓220ν中，因此成本大大低于現(xiàn)有電子式軟啟動器(大概為電子式 軟啟動器的1/5左右)。所述高壓電機M與所述高壓補償變壓器B之間還可以串聯(lián)有用于控制主高壓進入 的真空接觸器C。所述高壓線路中還串聯(lián)有高壓負荷開關(guān)G。圖1和圖2所示的抽頭變壓器ZB包括8個抽頭，即K = 4。第一雙向可控硅包括 Dl、D2、D3、D4雙向可控硅。第二雙向可控硅包括D5、D6、D7、D8雙向可控硅。
由于自耦變壓器ZB抽頭組合的電壓級數(shù)有16級(4*4 = 16)，那么高壓電機M也 就可以由16級電壓逐步增加這個過程來實現(xiàn)高壓電機的“軟啟動”。高壓電機工作時可以 將電壓自動穩(wěn)定在設(shè)定的數(shù)值上。當電源電壓變化，電腦(控制器)可以通過采樣，分析，命 令相應(yīng)的第一、第二雙向可控硅開通來穩(wěn)定住高壓電機D上的電壓值。如果高壓電機D的 功率達不到滿載，電腦(控制器)經(jīng)過采樣，分析，命令相應(yīng)的第一、第二雙向可控硅開通， 使加到高壓電機D的電壓降低到此時的功率為止，達到節(jié)能的目的。參見表1，每級調(diào)節(jié)精度可以達到3.7%。(檔位差370. 6/高壓線路電壓10000 = 3. 7% ) 表1.各抽頭對應(yīng)第一、第二雙向可控硅導(dǎo)通時補償電壓值 所述抽頭變壓器采用三相Y形接法時的輸入電壓為220V，相應(yīng)的補償電壓可以參 見表1所示的補償值和檔位差。所述抽頭變壓器采用三相Δ形接法時的輸入電壓為380V，但所有相應(yīng)電壓相對表 1都要變動，具體可以通過計算獲得。所述高壓補償變壓器的變比可以為21. 8。高壓補償變壓器的變比即高壓補償電 壓(參見表1中的最大補償值4796V)與自耦變壓器(抽頭變壓器)供給高壓補償變壓器 最大電壓(220V)之比(4796V/220V = 21.8)。所述補償變壓器的變比的確定非常重要，決 定了高壓補償變壓器的補償能力及分級的精細。補償變壓器高壓側(cè)電壓設(shè)計為電源電壓52 %啟動處。IOkV電源時補償電壓 為4796V(5204V處就可以開始啟動)?？烧{(diào)電壓范圍5204V_10000V。高壓補償變壓器 4796￥/22(^，即變比21.8，補償變壓器功率是電機功率的48%。體積不到原啟動電抗的體
積一半。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面就幾種系統(tǒng)進行比較。大功率高壓電機限 制啟動電流常用的方法1.使用電抗器啟動，通常在電源65%處啟動，在整個啟動過程中不可調(diào)節(jié)。2.電子式高壓軟啟動器啟動。因為電子元件運行在高壓下，可靠性和成本都不盡 人意。而且是用斬波取得啟動電壓，對電源有諧波污染。3.本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，用補償變壓器降 壓，無諧波污染，電壓調(diào)節(jié)，可以從電源52%處開始調(diào)節(jié)到全壓。完全可以代替目前所有 的高壓啟動裝置，本發(fā)明中的電子元件都運行在低壓220v中，大大低于電子式軟啟動器成 本。本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的工作原理先將負荷 開關(guān)G合間，再合上真空接觸器C，高壓電機M通過高壓補償變壓器B高壓側(cè)得電。高壓補 償變壓器B的電壓串聯(lián)在總回路里，將與電源相減后加到高壓電機D上。該電壓大小直接 影響高壓電機M的啟動時的電流。此時接在高壓補償變壓器低壓側(cè)的自耦變壓器ZB已經(jīng) 開始工作，可以按照電腦(控制器)的指令，控制相應(yīng)的雙向可控硅導(dǎo)通，將自耦變壓器ZB 被導(dǎo)通端的電壓加入高壓補償變壓器B低壓端，以此來控制高壓補償變壓器B高壓端電壓 的大小。這個過程可以是動態(tài)的過程，可以通過電腦(控制器)自動實現(xiàn)。本發(fā)明實施例所述實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置可以根據(jù) 用戶實際調(diào)節(jié)需要，選擇不同抽頭數(shù)的抽頭變壓器，K可以為2、3或者其它大于或者等于2 的正整數(shù)，從而實現(xiàn)低成本、平滑調(diào)節(jié)的電壓補償。由于當K = 4時，本發(fā)明實施例所述實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、 調(diào)壓裝置的每檔電壓最低為283. 4V或370. 6V，即所有輸出電壓的相鄰級差僅283. 4V及 370. 6V 二種，這就可以實現(xiàn)高壓電機的軟啟動和穩(wěn)壓、調(diào)壓過程。當K = 4時，結(jié)合圖2所示的具體實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置電路圖，得到表1所示的16種組合方式及相對應(yīng)的輸出電壓。當采樣輸入電壓超過設(shè)定值時，微電腦(控制器)立即指令雙向可控硅進行無觸點過零切換到合適的抽頭處，以保證輸出電壓穩(wěn)定在標稱電壓的士3. 7% (370. 6V)之內(nèi)。本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置用高壓補償變壓器所 產(chǎn)生的電勢來與高壓線路進行迭加，從而改變輸出電壓值。本實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，還可對使用廣泛的高壓電 抗型啟動柜進行改造。即將原柜內(nèi)的電抗改成補償變壓器(仍在原位置有高壓的地方)，加 集成在一起的低壓自耦變壓器和可控硅控制回路，安裝在電抗啟動完，將其短路的真空斷 路器位置。本實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置按照上述方式應(yīng)用到一臺 只能以一種電壓啟動的電抗型啟動柜中，就可以升級為軟啟動穩(wěn)壓柜。而且所花費的費用 很低(通常不超過電子軟啟動器的1/3)，而且功能超過電子式軟啟動器，具有電子式軟啟 動器不具備的平時穩(wěn)壓，調(diào)壓的功能。由于本發(fā)明所述實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置具有高壓調(diào) 壓功能，可以在微電腦(控制器)控制下，對高壓電機D進行節(jié)能控制。在高壓電機M負荷 輕時降低高壓電機M的電壓；實現(xiàn)了動態(tài)實時跟蹤。本發(fā)明所述實施例所述補償變壓器高 壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置也可根據(jù)電機拖動工藝要求的電壓曲線制定好控制程序執(zhí)行。對 化工、造紙、水泥、制冷等行業(yè)具有劃時代意義，提供了智能化多功能的高壓電機控制電源。對所公開的本發(fā)明實施例所述補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置的上述說 明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改，對本領(lǐng)域的 專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神 或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施 例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述裝置包括抽頭變壓器和高壓補償變壓器，所述高壓補償變壓器的次級串聯(lián)在高壓線路中；所述高壓線路連接有高壓電機；所述抽頭變壓器包括2K個抽頭，其中K個抽頭分別通過第二雙向可控硅與所述高壓補償變壓器的初級的輸入端相連，另外K個抽頭分別通過第一雙向可控硅與所述高壓補償變壓器的初級的輸出端相連；其中K為大于或者等于2的正整數(shù)；所述抽頭變壓器采用三相Y形接法時的輸入電壓為220V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓電機與所述高壓補償變壓器之間串聯(lián)有真空接觸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓線路中串聯(lián)有高壓負荷開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述K =4；第一雙向可控硅包括D1、D2、D3、D4雙向可控硅；第二雙向可控硅包括D5、D6、D7、D8雙向可控硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓補償變壓器的變比為21. 8。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，第二 雙向可控硅的四個雙向可控硅與第一雙向可控硅的四個雙向可控硅，在同一時刻只能分別 導(dǎo)通二個雙向可控硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，當D5、 D6、D7、D8雙向可控硅中一個雙向可控硅導(dǎo)通時，依次導(dǎo)通Dl、D2、D3、D4雙向可控硅中的 四個雙向可控硅，相鄰兩個補償?shù)碾妷褐档臋n位差為3. 7V或2. 8V。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓補償變壓器具有32種補償電壓的組合方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓補償變壓器的電壓調(diào)節(jié)范圍為5204V至10000V。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，其特征在于，所述 高壓補償變壓器的輸出精度為3. 7%。
全文摘要
一種補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，包括抽頭變壓器和高壓補償變壓器，所述高壓補償變壓器的次級串聯(lián)在高壓線路中；所述高壓線路連接有高壓電機；所述抽頭變壓器包括2K個抽頭，其中K個抽頭分別通過第二雙向可控硅與所述高壓補償變壓器的初級的輸入端相連，另外K個抽頭分別通過第一雙向可控硅與所述高壓補償變壓器的初級的輸出端相連；其中K為大于或者等于2的正整數(shù)；所述抽頭變壓器的輸入電壓為220V。本發(fā)明補償變壓器高壓軟啟動、穩(wěn)壓、調(diào)壓裝置，用于替代現(xiàn)有的高壓啟動裝置，實現(xiàn)大功率高壓電機高壓軟啟動，且無諧波污染。
文檔編號H02P1/28GK101860284SQ20101016305
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李峰, 石定良 申請人:北京中科富思信息技術(shù)有限公司