專利名稱：大功率變壓器軟啟動裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器領域，尤其涉及一種大功率變壓器軟啟動裝置及方法。
背景技術：
在大功率變壓器啟動中，采用工頻電源直接啟動，啟動電流過大，會出現(xiàn)保險絲或 斷路器跳閘的現(xiàn)象。
目前大功率變壓器軟啟動裝置采用串限流電阻的方法限制啟動電流，從而達到平 穩(wěn)啟動的目的。如圖1所示，該大功率變壓器軟啟動裝置包括斷路器QF、交流接觸器KB1、 限流電阻R。斷路器QF與市電連接，交流接觸器KBl連接在斷路器QF與大功率變壓器T之 間，限流電阻R串接在斷路器QF與大功率變壓器T之間。該大功率變壓器軟啟動裝置的工 作原理是大功率變壓器T啟動時交流接觸器KBl斷開，則限流電阻R可以限制大功率變壓 器的啟動電流；待大功率變壓器T啟動之后，交流接觸器KBl閉合，市電直接接入大功率變 壓器T給用電設備供電。
雖然圖1所示的軟啟動裝置在一定程度上達到大功率變壓器平穩(wěn)啟動的目的，但 是交流接觸器KBl需要人工控制，可能會出現(xiàn)誤操作而影響大功率變壓器的正常供電。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種大功率變壓器軟啟動裝置，旨在實現(xiàn)大功率變壓器 的工頻供電與變頻供電的切換的自動控制。
本發(fā)明提供了一種大功率變壓器軟啟動裝置，包括
限流模塊，連接在市電與大功率變壓器之間，用于限制大功率變壓器的啟動電 流；
控制模塊，用于在大功率變壓器軟啟動時產(chǎn)生第一控制信號，在大功率變壓器軟 啟動至工頻時產(chǎn)生第二控制信號；
第一開關模塊，連接在限流模塊及大功率變壓器之間，根據(jù)第一控制信號閉合，根 據(jù)第二控制信號斷開；
第二開關模塊，與限流模塊并聯(lián)，根據(jù)第一控制信號斷開，根據(jù)第二控制信號閉口 O
優(yōu)選地，所述控制模塊用于
通過第一控制信號先控制第二開關模塊斷開，再控制第一開關模塊閉合；
通過第二控制信號先控制第二開關模塊閉合，再控制第一開關模塊斷開。
優(yōu)選地，所述控制模塊用于在第二模塊處于斷開狀態(tài)時，通過第一控制信號控制 第一開關模塊閉合。
優(yōu)選地，所述大功率軟啟動裝置還包括鎖相模塊，與限流模塊并聯(lián)，用于在控制模 塊產(chǎn)生第二控制信號之前，對限流模塊的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相。
優(yōu)選地，所述限流模塊、鎖相模塊及控制模塊集成為變頻器。
優(yōu)選地，所述大功率軟啟動裝置還包括斷路器，一端與市電連接，另一端分別與限 流模塊、第二開關模塊及鎖相模塊連接。
本發(fā)明還提供了一種大功率變壓器軟啟動方法，應用于上述大功率軟啟動裝置， 該方法包括步驟
在大功率變壓器啟動時，控制模塊產(chǎn)生第一控制信號，，控制連接在市電與大功率 變壓器之間的第二開關模塊斷開、控制連接在限流模塊與大功率變壓器之間的第一開關模 塊閉合；
在大功率變壓器軟啟動至工頻時，控制模塊產(chǎn)生第二控制信號，控制第二模塊閉 合、控制第一模塊斷開。
優(yōu)選地，所述所述在大功率變壓器啟動時，控制模塊產(chǎn)生第一控制信號，接通限流 模塊與大功率變壓器之間的連接的步驟之后還包括
限流模塊對其輸出電壓進行采樣，并將采樣電流與設定的電流進行比較，若采樣 電流大于設定的電流，則進行限流保護，將其輸出電流調(diào)整為設定電流。
優(yōu)選地，所述控制模塊產(chǎn)生第二控制信號之前還包括
對限流模塊的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相。
優(yōu)選地，所述鎖相具體為
檢測所述限流模塊的輸入電壓與輸出電壓之間的相位差，并產(chǎn)生誤差信號；根據(jù) 誤差信號進行頻率及相位的調(diào)整。
本發(fā)明通過控制模塊控制第一開關模塊及第二開關模塊的斷開/閉合，并通過限 流模塊使得大功率變壓器在限流的條件下平穩(wěn)地啟動。從而避免了大功率變壓器啟動電流 過大的問題，而且實現(xiàn)了大功率變壓器工頻供電至變頻供電之間的自動切換。另外，本發(fā)明 還通過鎖相電路，避免了由于工頻供電和變頻供電的相位差而導致的切換瞬間的過電流問 題，保證在切換瞬間沖擊電流很小。


圖1為現(xiàn)有技術中大功率變壓器軟啟動裝置的結構示意圖2為本發(fā)明大功率變壓器軟啟動裝置一實施例的結構示意圖3為本發(fā)明大功率變壓器軟啟動裝置另一實施例的結構示意圖4為圖3中鎖相模塊一實施例的結構示意圖5為本發(fā)明大功率變壓器軟啟動方法一實施例的流程示意圖6為本發(fā)明大功率變壓器軟啟動方法另一實施例的流程示意圖。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
以下結合說明書附圖及具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。應當理解，此 處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
參照圖2，本發(fā)明提出了一種大功率變壓器軟啟動裝置一實施例的結構示意圖。該 大功率變壓器軟啟動裝置包括限流模塊10、控制模塊11、第一開關模塊12及第二開關模塊 13。其中
限流模塊10連接在市電15與大功率變壓器14之間，用于限制大功率變壓器14 的啟動電流。在本發(fā)明一種實施方式中，該限流模塊10包括三組電阻，分別與三相市電15 連接。在本發(fā)明另一種實施方式中，該限流模塊10包括三組限流器，分別與三相市電15連 接。在本發(fā)明又一種實施方式中，該限流模塊10包括三組限流電抗器，分別與三相市電15 連接。在本發(fā)明又一種實施方式中，該限流模塊10還可以通過軟件實現(xiàn)，對限流模塊10的 輸出電流進行采樣，將該采樣電流與設定的電流進行比較，若采樣電流大于設定的電流，則 進行限流保護，將其輸出電流調(diào)整為設定電流，使得限流模塊的輸出電流平穩(wěn)且保持為設 定的電流值。
控制模塊11，用于檢測大功率變壓器是否開始軟啟動，是則產(chǎn)生第一控制信號； 在大功率變壓器14進行軟啟動過程中，其是否啟動至工頻，是則產(chǎn)生第二控制信號。
第一開關模塊12，連接在限流模塊10及大功率變壓器14之間，根據(jù)第一控制信號 處于閉合狀態(tài)，根據(jù)第二控制信號處于斷開狀態(tài)；
第二開關模塊13，與限流模塊10并聯(lián)，根據(jù)第一控制信號處于斷開狀態(tài)，根據(jù)第 二控制信號處于閉合狀態(tài)。
控制模塊11的第一控制信號先控制第二開關模塊13斷開，再控制第一開關模塊 12閉合。在這里需要說明的是，第二開關模塊13也可以在最初大功率變壓器14未啟動之 前，其一直處于斷開狀態(tài)，則此時第一控制信號僅需控制第一開關模塊12閉合。
控制模塊11的第二控制信號先控制第二開關模塊13閉合，再控制第一開關模塊 12斷開。因為，大功率變壓器14的去磁時間很短，由工頻供電切換到變頻供電時，將對大 功率變壓器14產(chǎn)生電流沖擊。所以如此可以保證在第二開關模塊13閉合與第一開關模塊 12斷開之間的空隙，大功率變壓器14的持續(xù)供電。
上述第一開關模塊12及第二開關模塊13可以為繼電器或者斷路器等等。凡是根 據(jù)控制模塊11的控制斷開或閉合的開關結構，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
本發(fā)明實施例的工作原理為
(I)在啟動大功率變壓器14之前，首先控制模塊11產(chǎn)生第一控制信號，則第一開 關模塊12處于閉合狀態(tài)，第二開關模塊13處于斷開狀態(tài)。市電通過限流模塊10與大功率 變壓器14接通，使大功率變壓器14平穩(wěn)啟動；
(2)在大功率變壓器14從OHz開始進行軟啟動并啟動至工頻時，控制模塊11將產(chǎn) 生第二控制信號，則第二開關模塊13處于閉合狀態(tài)，此時市電15分成兩路，一路通過第二 開關模塊13與大功率變壓器14接通，另一路通過限流模塊10與大功率變壓器14接通，同 時對大功率變壓器14進行供電；
(3)待第二開關模塊13處于閉合狀態(tài)后，第一開關模塊12根據(jù)第二控制信號處于 斷開狀態(tài)，此時市電15通過第二開關模塊13與大功率變壓器14接通，對大功率變壓器14 進行變頻供電，即完成了大功率變壓器14的軟啟動。
本發(fā)明實施例通過控制模塊11控制第一開關模塊12及第二開關模塊13的斷開/ 閉合，并通過限流模塊10使得大功率變壓器14在限流的條件下平穩(wěn)地啟動。從而避免了 大功率變壓器14啟動電流過大的問題，而且實現(xiàn)了大功率變壓器14工頻供電至變頻供電 之間的自動切換。
參照圖3，本發(fā)明還提出了大功率變壓器軟啟動裝置另一實施例的結構示意圖。在上述實施例的基礎上，本實施例大功率變壓器軟啟動裝置還包括鎖相模塊16，該鎖相模塊 16與限流模塊10并聯(lián)，用于在控制模塊11產(chǎn)生第二控制信號之前，對限流模塊10的輸入 電壓及輸出電壓進行鎖相。
參照圖4，本實施例中鎖相模塊16包括依次連接的鑒相器161、環(huán)路濾波器162及 電壓控制振蕩器163，鑒相器161的一端與限流模塊10的輸入端連接，電壓控制振蕩器163 與限流模塊10的輸出端連接。
鑒相器161是一個相位比較裝置，用于檢測限流模塊10的輸入電壓與輸出電壓相 位之間的相位差，并輸出誤差信號。環(huán)路濾波器162對誤差信號進行濾波調(diào)整，電壓控制振 蕩器163根據(jù)誤差信號，將限流模塊10的輸入電壓與輸出電壓的頻率及相位控制為相同， 從而將限流模塊10的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相，保證工頻供電與變頻供電切換時對 大功率變壓器14的供電電壓是同頻率同相位的，避免了由于工頻供電和變頻供電時的相 位差而導致的切換瞬間的過電流問題，保證在切換瞬間沖擊電流很小。在這里需要說明的 是，凡是是能達到對限流模塊10的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相目的其他結構的鎖相模 塊16均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
上述鎖相模塊16還可以通過軟件實現(xiàn)，其軟件實現(xiàn)的原理與硬件實現(xiàn)的原理一 致，通過檢測限流模塊10的輸入電壓與輸出電壓之間的相位差，并產(chǎn)生誤差信號；再根據(jù) 該誤差信號進行頻率及相位的調(diào)整，以實現(xiàn)對限流模塊10的輸入電壓及輸出電壓的鎖相。
上述實施例中大功率變壓器軟啟動裝置還包括斷路器17，其一端與市電15連接， 另一端分別與限流模塊10、第二開關模塊13及鎖相模塊16連接。當市電15的電壓過高 時，其斷路器17先燒斷，避免了對后面的電路的損壞。
上述實施例中限流模塊10、控制模塊11及鎖相模塊16可以分開設置，也可以組合 為一個裝置，例如變頻器。首先，對變頻器預設自動限流功能、柔性旁路切換功能。其次，當 大功率變壓器14軟啟動時，變頻器啟動自動限流功能，并控制第一開關模塊12閉合、第二 開關模塊13斷開，此時市電15通過變頻器與大功率變壓器14接通，變頻器使得大功率變 壓器14從OHz啟動，并在限制其啟動電流的基礎上加速大功率變壓器14啟動至工頻。最 后，當大功率變壓器14軟啟動至工頻時，變頻器啟動柔性旁路切換功能，對其輸入電壓及 輸出電壓進行鎖相，再控制第二開關模塊13閉合、第一開關模塊12斷開，此時市電通過第 二開關模塊13對大功率變壓器14正常供電。
圖5是本發(fā)明一種大功率變壓器軟啟動方法一實施例的流程示意圖。
參照圖5，本發(fā)明一種大功率變壓器軟啟動方法包括以下步驟
步驟S110、在大功率變壓器14啟動時，控制模塊11產(chǎn)生第一控制信號，，控制連接 在市電15與大功率變壓器14之間的第二開關模塊13斷開、控制連接在限流模塊10與大 功率變壓器14之間的第一開關模塊12閉合；
在大功率變壓器14軟啟動時，控制模塊11將產(chǎn)生第一控制信號，先控制第二開關 模塊13處于斷開狀態(tài)，再控制第一開關模塊12處于閉合狀態(tài)。從而市電15通過限流模塊 10與大功率變壓器14連接，實現(xiàn)對大功率變壓器14進行工頻供電。第一開關模塊12閉合 后，限流模塊10對其輸出電壓進行采樣，并將采樣電流與設定的電流進行比較，若采樣電 流大于設定的電流，則進行限流保護，將其輸出電流調(diào)整為設定電流，使得限流模塊10的 輸出電流平穩(wěn)且保持為設定的電流值。
步驟S120、在大功率變壓器14軟啟動至工頻時，控制模塊11產(chǎn)生第二控制信號， 控制第二模塊13閉合、控制第一模塊12斷開。
在大功率變壓器14從OHz軟啟動至工頻時，控制模塊11將產(chǎn)生第二控制信號，先 控制第二開關模塊13處于閉合狀態(tài)，再控制第一開關模塊12處于斷開。這樣為了保證第 二開關模塊13閉合與第一開關模塊12斷開之間的空隙，大功率變壓器14的持續(xù)供電。
本發(fā)明實施例通過控制模塊11控制第一開關模塊12及第二開關模塊13的斷開 /閉合，并通過限流電路使得大功率變壓器14在限流的條件下平穩(wěn)地啟動。從而避免了大 功率變壓器14啟動電流過大的問題，而且實現(xiàn)了大功率變壓器14工頻供電至變頻供電之 間的自動切換。
圖6是本發(fā)明大功率變壓器軟啟動方法另一實施例的流程示意圖。
參照圖6，在上述實施例的基礎上，本實施例大功率變壓器軟啟動方法中在控制模 塊11產(chǎn)生第二控制信號的步驟之前，還包括
步驟S130、對限流模塊10的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相。
所述鎖相具體為檢測所述限流模塊10的輸入電壓與輸出電壓之間的相位差，并 產(chǎn)生誤差信號；根據(jù)誤差信號進行頻率及相位的調(diào)整。
由于在大功率變壓器14軟啟動至工頻時，將進行工頻供電與變頻供電的切換，則 通過對限流模塊10的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相可以保證工頻供電與變頻供電切換時 的輸出電壓是同頻率同相位的，避免了由于工頻電源和變頻電源的相位差而導致的切換瞬 間的過電流問題，保證在切換瞬間沖擊電流很小。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制其專利范圍，凡是利用本發(fā)明 說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理 包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，包括限流模塊，連接在市電與大功率變壓器之間，用于限制大功率變壓器的啟動電流；控制模塊，用于在大功率變壓器軟啟動時產(chǎn)生第一控制信號，在大功率變壓器軟啟動至工頻時產(chǎn)生第二控制信號；第一開關模塊，連接在限流模塊及大功率變壓器之間，根據(jù)第一控制信號閉合，根據(jù)第二控制信號斷開；第二開關模塊，與限流模塊并聯(lián)，根據(jù)第一控制信號斷開，根據(jù)第二控制信號閉合。
2.根據(jù)權利要求1所述的大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，所述控制模塊用于通過第一控制信號先控制第二開關模塊斷開，再控制第一開關模塊閉合；通過第二控制信號先控制第二開關模塊閉合，再控制第一開關模塊斷開。
3.根據(jù)權利要求1所述的大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，所述控制模塊用于 在第二模塊處于斷開狀態(tài)時，通過第一控制信號控制第一開關模塊閉合。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，還包括鎖相模塊，與限流模塊并聯(lián)，用于在控制模塊產(chǎn)生第二控制信號之前，對限流模塊的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相。
5.根據(jù)權利要求4所述的大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，所述限流模塊、鎖相模塊及控制模塊集成為變頻器。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的大功率變壓器軟啟動裝置，其特征在于，還包括斷路器，一端與市電連接，另一端分別與限流模塊、第二開關模塊及鎖相模塊連接。
7.一種大功率變壓器軟啟動方法，其特征在于，該方法包括步驟在大功率變壓器啟動時，控制模塊產(chǎn)生第一控制信號，控制連接在市電與大功率變壓器之間的第二開關模塊斷開、控制連接在限流模塊與大功率變壓器之間的第一開關模塊閉合；在大功率變壓器軟啟動至工頻時，控制模塊產(chǎn)生第二控制信號，控制第二模塊閉合、控制第一模塊斷開。
8.根據(jù)權利要求7所述的大功率變壓器軟啟動方法，其特征在于，所述在大功率變壓器啟動時，控制模塊產(chǎn)生第一控制信號，接通限流模塊與大功率變壓器之間的連接的步驟之后還包括限流模塊對其輸出電壓進行采樣，并將采樣電流與設定的電流進行比較，若采樣電流大于設定的電流，則進行限流保護，將其輸出電流調(diào)整為設定電流。
9.根據(jù)權利要求7所述的大功率變壓器軟啟動方法，其特征在于，所述控制模塊產(chǎn)生第二控制信號之前還包括對限流模塊的輸入電壓及輸出電壓進行鎖相。
10.根據(jù)權利要求9所述的大功率變壓器軟啟動方法，其特征在于，所述鎖相具體為檢測所述限流模塊的輸入電壓與輸出電壓之間的相位差，并產(chǎn)生誤差信號；根據(jù)誤差信號進行頻率及相位的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率變壓器軟啟動裝置及方法，該大功率變壓器軟啟動裝置，包括限流模塊，連接在市電與大功率變壓器之間，用于限制大功率變壓器的啟動電流；控制模塊，用于在大功率變壓器軟啟動時產(chǎn)生第一控制信號，在大功率變壓器軟啟動至工頻時產(chǎn)生第二控制信號；第一開關模塊，連接在限流模塊及大功率變壓器之間，根據(jù)第一控制信號閉合，根據(jù)第二控制信號斷開；第二開關模塊，與限流模塊并聯(lián)，根據(jù)第一控制信號斷開，根據(jù)第二控制信號閉合。本發(fā)明通過控制模塊控制第一開關模塊及第二開關模塊的斷開/閉合，使得大功率變壓器在限流的條件下平穩(wěn)地啟動，而且還實現(xiàn)了大功率變壓器工頻供電至變頻供電之間的自動切換。
文檔編號H02M5/16GK103036446SQ201110296070
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者趙大帥, 張榮華, 趙旭波, 孫建強, 胡少軼, 崔志洋, 胡志遠, 蹇龍飛, 劉杰, 張潔瓊 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司