變頻系統(tǒng)及給其內(nèi)的高壓變頻器進行預充電的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變頻系統(tǒng)及給其內(nèi)的高壓變頻器進行預充電的方法和裝置。預充電裝置包括低壓預充電單元、高壓預充電單元、以及預充電控制單元；低壓預充電單元連接在一低壓交流電與輔助繞組之間；高壓預充電單元連接在一高壓交流電與原邊繞組之間；預充電控制單元用于在預充電過程中，啟動低壓預充電單元利用低壓交流電對輔助繞組進行預充電；預充電控制單元還用于當?shù)蛪侯A充電單元進行預充電時，監(jiān)測原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓，當原邊電壓達到預設的電壓閾值時，啟動高壓預充電單元利用高壓交流電對原邊繞組進行預充電，并關閉低壓預充電單元，直至原邊繞組的電流穩(wěn)定后完成預充電。本發(fā)明可避免高壓上電瞬間對變頻系統(tǒng)的沖擊。
【專利說明】變頻系統(tǒng)及給其內(nèi)的高壓變頻器進行預充電的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變頻器領域，尤其涉及一種變頻系統(tǒng)及給其內(nèi)的高壓變頻器進行預充電的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻器作為電力電子技術發(fā)展的產(chǎn)物，在國民經(jīng)濟的各個領域如冶金、石化、自來水、電力等行業(yè)得到廣泛的應用，并發(fā)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。高壓大功率變頻器包括多個串聯(lián)連接的功率單元(又稱功率模塊、變流單元、低壓逆變單元)。
[0003]現(xiàn)有高壓變頻器大多采用功率單元串聯(lián)的拓撲結(jié)構，在電源輸入側(cè)配置移相變壓器，將高壓轉(zhuǎn)化為低壓。移相變壓器通常具有多個副邊繞組，為了抑制對電網(wǎng)的諧波，這些副邊繞組常常采用曲折繞法，達到移相的效果，分別給各個串聯(lián)的功率單元供電。移相變壓器的每個副邊繞組都帶有一個低壓三相輸入的單相逆變輸出單元，數(shù)個低壓單相逆變單元串聯(lián)即可形成一相高壓，三“串”不同相位的低壓單相逆變單元連接即可形成三相高壓。在電路原理上，此移相變壓器起到了隔離的作用，使各功率單元相互之間在輸入側(cè)隔離，這樣，由于功率單元的逆變橋在輸出側(cè)相互串聯(lián)，功率單元的整體電位(電勢)就會逐級提高。通常，此移相變壓器有一個輔助繞組，為變頻器的冷卻風機供電。
[0004]高壓變頻器在高壓上電時，若采用直接沖擊的方法，即直接閉合為其供電的高壓斷路器，會對高壓電網(wǎng)產(chǎn)生7至10倍于額定電流的沖擊電流，影響電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。同時，會對功率單元內(nèi)的直流電容和整流器件產(chǎn)生很大的沖擊電流，影響其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中高壓大功率變頻器在高壓上電瞬間對電網(wǎng)及內(nèi)部功率單元沖擊較大從而縮短使用壽命的缺陷，提供一種變頻系統(tǒng)及給其內(nèi)的高壓變頻器進行預充電的方法和裝置，可避免高壓上電瞬間對變頻系統(tǒng)的沖擊。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種變頻系統(tǒng)，包括高壓變頻器，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；所述變頻系統(tǒng)還包括預充電裝置，所述預充電裝置包括低壓預充電單元、高壓預充電單元、以及預充電控制單元；
[0007]所述低壓預充電單元連接在一低壓交流電與所述輔助繞組之間，用于在高壓上電之前對所述功率單元進行充電，使所述移相變壓器的原邊繞組感應出電壓，減小高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流；
[0008]所述高壓預充電單元連接在一高壓交流電與所述原邊繞組之間，用于限制所述高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流；[0009]所述預充電控制單元用于在預充電過程中，啟動所述低壓預充電單元利用所述低壓交流電對所述輔助繞組進行預充電；
[0010]所述預充電控制單元還用于當所述低壓預充電單元進行預充電時，監(jiān)測所述原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓，當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，啟動所述高壓預充電單元利用所述高壓交流電對所述原邊繞組進行預充電，并關閉所述低壓預充電單元，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定后完成預充電。
[0011]其中，所述低壓預充電單元包括低壓限流模塊和低壓開關模塊，所述低壓限流模塊和所述低壓開關模塊串聯(lián)后連接在所述低壓交流電與所述輔助繞組之間。
[0012]其中，所述低壓限流模塊包括低壓電阻。
[0013]其中，所述低壓限流模塊包括晶閘管調(diào)壓器。
[0014]其中，所述高壓預充電單元包括高壓限流模塊和高壓開關模塊，所述高壓限流模塊和所述高壓開關模塊串聯(lián)后連接在所述高壓交流電與所述原邊繞組之間。
[0015]其中，所述高壓限流模塊包括高壓電阻。
[0016]其中，所述高壓限流模塊還包括與所述高壓電阻串聯(lián)的熔斷器。
[0017]其中，所述高壓開關模塊包括預充回路真空接觸器和旁路功能真空接觸器，所述預充回路真空接觸器與所述熔斷器和高壓電阻串聯(lián)后，再與所述旁路功能真空接觸器并聯(lián)。
[0018]相應地，本發(fā)明還提供了一種用于給變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的預充電裝置，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；所述預充電裝置包括低壓預充電單元、高壓預充電單元、以及預充電控制單元；
[0019]所述低壓預充電單元連接在一低壓交流電與所述輔助繞組之間，用于在高壓上電之前對所述功率單元進行充電，使所述移相變壓器的原邊繞組感應出電壓，減小高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流；
[0020]所述高壓預充電單元連接在一高壓交流電與所述高壓變頻器的移相變壓器的原邊繞組之間，用于限制所述高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流；
[0021 ] 所述預充電控制單元用于在預充電過程中，啟動所述低壓預充電單元利用所述低壓交流電對所述移相變壓器的輔助繞組進行預充電；
[0022]所述預充電控制單元還用于當所述低壓預充電單元進行預充電時，監(jiān)測所述移相變壓器的原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓，當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，啟動所述高壓預充電單元利用所述高壓交流電對所述原邊繞組進行預充電，并關閉所述低壓預充電單元，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定后完成預充電。
[0023]另一方面，本發(fā)明還提供了一種給變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的方法，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；所述方法包括:
[0024]利用一低壓交流電對所述移相變壓器的輔助繞組進行預充電；
[0025]檢測所述移相變壓器的原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓；[0026]當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，利用一高壓交流電對所述移相變壓器的原邊繞組進行預充電，并切斷所述低壓交流電，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定。
[0027]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:通過在高壓上電前依次對變頻系統(tǒng)進行低壓預充電和高壓預充電，不僅可以避免變頻系統(tǒng)受到?jīng)_擊進而縮短使用壽命，還可以避免單純進行低壓預充電因充不滿而只能減小部分沖擊的缺陷，同時避免了單純進行高壓預充電因充電時間短而只能減小部分沖擊的缺陷；采用本申請的技術方案，完全避免高壓上電瞬間對變頻系統(tǒng)的沖擊，提高了可靠性，延長了變頻系統(tǒng)的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本發(fā)明變頻系統(tǒng)實施例的結(jié)構示意圖；
[0030]圖2是圖1中的低壓預充電單元的一個實現(xiàn)方式的電路圖；
[0031]圖3是圖1中的低壓預充電單元的另一實現(xiàn)方式的電路圖；
[0032]圖4是圖1中的高壓預充電單元的一個實現(xiàn)方式的電路圖；
[0033]圖5是圖1中的高壓預充電單元的另一實現(xiàn)方式的電路圖；
[0034]圖6是本發(fā)明給圖1所示的變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]請參見圖1，是本發(fā)明一優(yōu)選實施例提供的變頻系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。變頻系統(tǒng)包括高壓變頻器I和預充電裝置2。
[0037]其中，高壓變頻器I包括移相變壓器11和功率單元12。移相變壓器11具有原邊繞組111、副邊繞組112和輔助繞組113。通常，原邊繞組111與高壓交流電(例如IOkV高壓母線)連通構成回路，副邊繞組112與功率單元12連通構成回路，輔助繞組113與高壓變頻器I的冷卻風機(圖中未示出)連通。當高壓變頻器I上電正常工作后，原邊繞組111的回路中的電流在原邊繞組111上產(chǎn)生磁場，根據(jù)電磁感應效應，副邊繞組112和輔助繞組113都會相應地感應生成感應電流，分別給高壓變頻器I中的功率單元12和冷卻風機供電，功率單元12可以進一步地給與其連接的負載(例如圖4-5中示出的電動機M等)供電。
[0038]但是，隨著高壓變頻器行業(yè)的發(fā)展，整機容量不斷攀升，變頻系統(tǒng)(例如單套變頻調(diào)速系統(tǒng))在上高壓瞬間對電網(wǎng)以及功率單元12內(nèi)部電容的沖擊越來越大。這會嚴重影響功率單元12的使用壽命，對電網(wǎng)沖擊巨大，嚴重時甚至會引起用戶上級綜保柜的跳閘，給用戶帶來嚴重的損失。在用戶可靠性要求非常高的現(xiàn)場，例如:高爐鼓風機現(xiàn)場，因為此類現(xiàn)場非常重要，故針對此類負載往往采用高壓變頻器雙機或多機并聯(lián)的變頻系統(tǒng)方案，需要同時啟動兩臺大功率的高壓變頻器，在啟動的瞬間對上級廠用電開關柜的沖擊電流也是非常大的；而且伴隨著整機功率的增加，對應的功率單元12電流也在不斷提高,功率單元12內(nèi)部的電容容量也會增加，在上電瞬間對功率單元12內(nèi)部電容的沖擊也是非常巨大的。
[0039]為了解決這個問題，在本發(fā)明的實施例中，還提供了一種預充電裝置2，用于在上高壓電之前，對高壓變頻器進行預充電，以避免上電瞬間的巨大沖擊對變頻系統(tǒng)造成破壞。
[0040]預充電裝置2包括低壓預充電單元21、高壓預充電單元22和預充電控制單元23。
[0041]低壓預充電單元21連接在一低壓交流電與所述變頻系統(tǒng)的移相變壓器11的輔助繞組113之間，其中，低壓交流電可以是外接的380V的三相交流電，額定功率為30kVA，頻率為50Hz。低壓預充電單元21具有限流功能，可以是低壓電阻、晶閘管等低壓電路中常見的具有限流功能的電子元件。低壓預充電單元21用于在高壓上電之前對功率單元12進行充電，使移相變壓器11的原邊繞組111感應出電壓，減小高壓交流電為高壓變頻器I預充電時的電流。
[0042]高壓預充電單元22連接在一高壓交流電與所述變頻系統(tǒng)的移相變壓器11的原邊繞組111之間。其中，高壓交流電可以是變頻系統(tǒng)中原有的IOkV高壓母線。高壓預充電單元22也具有限流功能，可以是高壓電阻等高壓電路中常見的具有限流功能的電子元件。
[0043]預充電控制單元23用于在預充電過程中，首先啟動所述低壓預充電單元21，使所述低壓預充電單元21利用所述低壓交流電對所述移相變壓器11的輔助繞組111進行預充電。在對輔助繞組111施加電壓的同時，移相變壓器11內(nèi)部建立磁通，移相變壓器111的副邊繞組112可以感應得到感應電壓，因此副邊繞組112可以利用該感應電壓對所述高壓變頻器的功率單元12進行預充電。
[0044]另外，預充電控制單元23還用于當所述低壓預充電單元21進行預充電時，監(jiān)測所述移相變壓器11的原邊繞組111的電壓，當所述原邊繞組111的電壓達到預設的電壓閾值時，啟動所述高壓預充電單元22利用所述高壓交流電對所述移相變壓器11的原邊繞組111進行預充電，并關閉所述低壓預充電單元21，直至沖擊平復后完成預充電。其中，所述電壓閾值可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行預設，例如，可以根據(jù)現(xiàn)場低壓交流電的電壓值來設置該電壓閾值，這是因為現(xiàn)場的低壓交流電往往不是很穩(wěn)定、波動比較大，為防止現(xiàn)場低壓交流電偏高導致電子元件的損壞，一般會根據(jù)現(xiàn)場的低壓交流電的具體特性來設置低壓預充電單元21的限流功能，并相應地設置該電壓閾值。例如，可以在原邊繞組111的電壓達到所需值的85%?90%時，啟動高壓預充電單元22并關閉低壓預充電單元21。
[0045]理論上，單獨使用低壓預充電單元21或單獨使用高壓預充電單元22都能對高壓變頻器進行預充電，但是在實際應用中，這種預充電效果并不好。
[0046]對于低壓預充電單元21，由于很多現(xiàn)場的低壓三相交流電往往比380V要高出很多，并且很多現(xiàn)場的低壓三相交流電壓不是很穩(wěn)定、波動比較大，為防止現(xiàn)場低壓三相交流電偏高引起電子元件的損壞，一般將低壓預充電單元21的壓降設置的較大；這會導致對高壓變頻器I的預充電基本上充不滿，所以在上高壓的瞬間還是會有一定沖擊，從而會對變頻系統(tǒng)造成一定影響。
[0047]對于高壓預充電單元22，在預充電時，上高壓電的瞬間對功率單元12內(nèi)部的電容沖擊還是比較大的，所以針對功率單元12內(nèi)部電容預充電需要增加充電時間，但是單獨使用高壓預充電單元22的方案很難解決上高壓電瞬間功率單元12充電時間短這一問題，因此在上高壓的瞬間還是會有一定沖擊，從而會對變頻系統(tǒng)造成一定影響。
[0048]本發(fā)明實施例中，通過在高壓上電前依次對變頻系統(tǒng)進行低壓預充電和高壓預充電，不僅可以避免變頻系統(tǒng)受到?jīng)_擊進而縮短使用壽命，還可以避免單純進行低壓預充電因充不滿而只能減小部分沖擊的缺陷，同時避免了單純進行高壓預充電因充電時間短而只能減小部分沖擊的缺陷；采用本申請的技術方案，完全避免高壓上電瞬間對變頻系統(tǒng)的沖擊，提高了可靠性，延長了變頻系統(tǒng)的使用壽命。
[0049]具體地，低壓預沖電單元21可以包括低壓限流模塊(圖1中未示出)和低壓開關模塊(圖1中未示出)，低壓限流模塊和低壓開關模塊串聯(lián)后連接在低壓交流電與輔助繞組113之間。下面將參考圖2和圖3描述低壓預充電單元21的一些具體實現(xiàn)方式。
[0050]請參見圖2，是本發(fā)明一個實施例提供的低壓預充電單元21的電路圖。如圖2所示，并參見圖1，低壓限流模塊包括低壓電阻，例如圖2中所示的三個低壓電阻R1，其中每個低壓電阻Rl分別連接在三相交流電的一個相支路(A相支路、B相支路、C相支路)中。
[0051]低壓開關模塊包括第一開關KMl和第二開關KM2，其中，第一開關KMl是第二開關KM2的上級開關，只有當KMl閉合后，KM2才能夠閉合。這樣可以進一步提高電路的可靠性。在圖2所示的電路中，KMl和KM2都是接觸器，其中KMl具有線圈、可控開關、主觸片和副觸片(為了簡化電路圖，圖2中均由附圖標記KMl進行標記)，KM2只具有線圈和主觸片(為了簡化電路圖，圖2中均由附圖標記KM2進行標記)。KMl的線圈與可控開關串聯(lián)后連接在低壓交流電的任意兩相(例如A相和B相)之間，KM2的線圈也連接在低壓交流電的任意兩相(例如A相和B相)之間。KMl的主觸片連接在低壓交流電與低壓電阻Rl之間，KMl的副觸片與KM2的線圈串聯(lián)，KM2的主觸片連接在低壓電阻Rl與輔助繞組113之間。當可控開關接收到來自預充電控制單元23的低壓預充電信號時，可控開關閉合，KMl的線圈通電后吸合KMl的主觸片和副觸片，從而給KM2的線圈通電；KM2的線圈通電后，吸合KM2的主觸片，連通輔助繞組113與低壓交流電，開始給輔助繞組113進行預充電?？煽亻_關收到來自預充電控制單元23的低壓預充電停止信號時進行類似的操作，本領域普通技術人員可以很容易推導得到，在此不再贅述。
[0052]由于低壓電阻的成本較低，這種使用低壓電阻Rl作為低壓限流元件的方案可以降低成本。但是，在高壓變頻器現(xiàn)場投運之前，往往需要進行反送電實驗，即通過調(diào)壓器接入移相變壓器11的輔助繞組113，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的電壓，從而檢測是否存在故障(此實驗對于一臺高壓變頻器很重要)。因為調(diào)壓器體積、重量很大，很多現(xiàn)場都不具備調(diào)壓器，所以給工程人員造成了較大的不便。為了解決這個問題，最好能使用晶閘管調(diào)壓器作為限流元件，這樣不用自帶調(diào)壓器也可以完成反送電實驗。
[0053]請參見圖3，是本發(fā)明另一個實施例提供的低壓預充電單元21的電路圖。如圖3所示，并參見圖1，低壓限流模塊包括一個晶閘管調(diào)壓器QJCV，低壓開關模塊的結(jié)構與圖2類似，不再贅述。
[0054]這個實施例雖然增加了成本，但是，可以通過調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓器QJCV的觸發(fā)角控制晶閘管調(diào)壓器QJCV緩慢升壓，從而使輔助繞組113的電壓緩慢上升，逐漸建立起移相變壓器的磁場，對變頻系統(tǒng)電子元件的保護能力更強，進一步提高了系統(tǒng)可靠性，延長了系統(tǒng)使用壽命。[0055]在預充電完成后，只需切除低壓預充電單元21即可。例如，如圖2和圖3所示，可以在低壓預充電單元21與低壓交流電之間設置低壓總開關QF1，QF1可以是斷路器，在預充電前，閉合QF1，在預充電完成后，先斷開KMl和KM2，然后通過斷開QFl來移除低壓預充電單元21。
[0056]高壓預沖電單元22可以包括高壓限流模塊(圖1中未示出)和高壓開關模塊(圖1中未示出)，所述高壓限流模塊和所述高壓開關模塊串聯(lián)后連接在所述高壓交流電(例如IOkV高壓母線)與所述原邊繞組111之間。下面將參考圖4和圖5描述低壓預充電單元21的一些具體實現(xiàn)方式。
[0057]請參見圖4，是本發(fā)明一個實施例提供的高壓預充電單元22的電路圖。如圖4所示，并參見圖1，高壓限流模塊包括高壓電阻，例如圖4中所示的三個高壓電阻R2，其中每個高壓電阻R2分別連接在三相交流電的一個相支路中。
[0058]如圖4所示，并參見圖1，高壓開關模塊包括電阻串聯(lián)真空接觸器KM3和電阻旁路真空接觸器KM4。
[0059]其中，KM4與高壓電阻R2并聯(lián)后，再與KM3串聯(lián)連接在移相變壓器11的原邊繞組111與高壓交流電(IOkv高壓母線)之間。假設原始狀態(tài)時KM3和KM4均是斷開的，當預充電控制單元23檢測到原邊繞組111的的原邊電壓達到預設的電壓閾值時，向KM3發(fā)出高壓預充電信號，使KM3閉合，這時，高壓交流電(即IOkV高壓母線)經(jīng)由高壓電阻R2與高壓變頻器I連通，開始對高壓變頻器I進行預充電，直至預充電控制單元23檢測到原邊繞組的電流穩(wěn)定時，閉合KM4，將高壓電阻R2旁路，高壓變頻器I的預充電過程結(jié)束，開始正常工作。
[0060]在圖4所示的實施例中，雖然高壓電阻R2被短路后不再起限流作用，但是在高壓變頻器I正常工作時R2仍連接在變頻系統(tǒng)中，很可能造成安全隱患。在圖5所示的實施例中，對高壓開關模塊的結(jié)構進行了相應的改進。
[0061]請參見圖5，是本發(fā)明另一個實施例提供的高壓預充電單元22的電路圖。如圖5所示，并參見圖1，高壓限流模塊包括高壓電阻，優(yōu)選地，還包括與高壓電阻串聯(lián)的熔斷器，例如圖5中所示的三個高壓電阻R2和三個熔斷器FUl，其中每個高壓電阻R2和熔斷器FUl串聯(lián)后分別連接在三相交流電的一個相支路中。
[0062]如圖5所示，并參見圖1，高壓開關模塊包括預充回路真空接觸器KM5和旁路功能真空接觸器KM6，所述預充回路真空接觸器KM5與所述熔斷器FUl和高壓電阻R2串聯(lián)后，再與所述旁路功能真空接觸器KM6并聯(lián)在移相變壓器11的原邊繞組111與高壓交流電(IOkV高壓母線)之間。假設原始狀態(tài)時KM5和KM6均是斷開的，當預充電控制單元23檢測到原邊繞組111的的原邊電壓達到預設的電壓閾值時，向KM5發(fā)出高壓預充電信號，使KM5閉合，這時，高壓交流電(S卩IOkV高壓母線)經(jīng)由高壓電阻R2、熔斷器FUl與高壓變頻器I連通，開始對高壓變頻器I進行預充電，直至預充電控制單元23檢測到原邊繞組的電流穩(wěn)定時，閉合KM6，將高壓電阻R2和熔斷器FUl短路，高壓變頻器I的預充電過程結(jié)束，開始正常工作。一段時間后(具體時間值可以預先進行設置)，預充電控制單元23控制KM5斷開，徹底斷開R2、FU1在變頻系統(tǒng)中的通路。
[0063]優(yōu)選地，如圖5所示，高壓開關模塊還可以包括高壓預沖總開關QSl，KM5、KM6均經(jīng)由QSl與高壓交流電(即IOkV高壓母線)連通，這樣方便用戶更好地對預充電裝置進行控制。
[0064]另外，整個高壓變頻器I通常還包括一個總開關QF2，可以安裝在一高壓進線柜中，連接在高壓預充電單元22和高壓交流電之間，便于用戶對整個高壓變頻器I進行控制。
[0065]另外，如圖4和圖5所示，在高壓變頻器中，往往設置有控制柜，用于對高壓變頻器的運行進行控制，在本發(fā)明的一些實施例中，預充電裝置2中的預充電控制單元23可以集成在控制柜中。
[0066]請參見圖6，是本發(fā)明的給圖1所示的變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的方法的流程圖，該方法包括:
[0067]S601、利用一低壓交流電對高壓變頻器的移相變壓器的輔助繞組進行預充電。
[0068]S602、檢測所述移相變壓器的原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓。
[0069]S603、當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，利用一高壓交流電對所述移相變壓器的原邊繞組進行預充電，并切斷所述低壓交流電，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定。
[0070]特別地，可以采用圖3所示的低壓預充電單元和圖5所示的高壓預充電單元，利用圖6所示的方法對變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電。首先通過晶閘管調(diào)壓器QJCV對移相變壓器11的輔助繞組113進行預充電，通過調(diào)整晶閘管調(diào)壓器QJCV的輸出來改變對移相變壓器11的輔助繞組113施加的電壓，在對輔助繞組113施加電壓的同時移相變壓器11內(nèi)部建立磁通，移相變壓器11的副邊繞組112感應出電壓，給功率單元12進行預充電，同時移相變壓器11的原邊繞組111感應出高壓；通過升高晶閘管調(diào)壓器QJCV的輸出電壓即可對功率單元12和移相變壓器11進行緩慢的充電。當在移相變壓器11的原邊繞組側(cè)檢測出設定的電壓值(即預設的電壓閾值)時，預充電控制單元23向高壓預充電單元12發(fā)出高壓預充電信號，控制KM5合閘，同時斷開移相變壓器11的輔助繞組113側(cè)通過晶閘管調(diào)壓器QJCV充電的回路。在高壓上電的3個周期(或者例如5s)內(nèi)，移相變壓器11的原邊繞組111的電流趨向于穩(wěn)定，可以通過時間繼電器控制旁路功能真空接觸器KM6，將移相變壓器11的原邊繞組111側(cè)用于高壓預充電的三個高壓電阻R2和熔斷器FUl旁路，此后整個變頻系統(tǒng)完成上高壓這一操作。
[0071]在初次調(diào)試時，可以先通過晶閘管調(diào)壓器QJCV對移相變壓器11的輔助繞組113施加電壓，并且暫不閉合移相變壓器11的原邊繞組111側(cè)的高壓預沖總開關QS1，保證整個變頻系統(tǒng)只有通過移相變壓器11的輔助繞組113感應出的電壓，然后進行反送電實驗，從而解決了每次需要帶調(diào)壓器到用戶現(xiàn)場這一問題。
[0072]實施本發(fā)明實施例，可以獲得以下優(yōu)勢:有效的防止了因為容量太大在變頻系統(tǒng)上高壓瞬間引起的用戶上級開關柜跳閘的缺陷；有效的對功率單元中的電容進行了預充電，防止在上電瞬間對功率單元內(nèi)電容的沖擊而造成功率單元使用壽命的減少；有效的解決了單純的針對移相變壓器輔助繞組充電充不滿這一問題；有效的解決了單純的針對移相變壓器原邊繞組充電導致單元充電時間短的問題；增加了這種重要負載的使用可靠性；方便了工程人員去現(xiàn)場做例行試驗，大大減輕了工程人員在現(xiàn)場的工作量。
[0073]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1. 一種變頻系統(tǒng)，包括高壓變頻器，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；其特征在于，所述變頻系統(tǒng)還包括預充電裝置，所述預充電裝置包括低壓預充電單元、高壓預充電單元、以及預充電控制單元; 所述低壓預充電單元連接在一低壓交流電與所述輔助繞組之間，用于在高壓上電之前對所述功率單元進行充電，使所述移相變壓器的原邊繞組感應出電壓，減小高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流； 所述高壓預充電單元連接在一高壓交流電與所述原邊繞組之間，用于限制所述高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流； 所述預充電控制單元用于在預充電過程中，啟動所述低壓預充電單元利用所述低壓交流電對所述輔助繞組進行預充電； 所述預充電控制單元還用于當所述低壓預充電單元進行預充電時，監(jiān)測所述原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓，當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，啟動所述高壓預充電單元利用所述高壓交流電對所述原邊繞組進行預充電，并關閉所述低壓預充電單元，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定后完成預充電。
2.如權利要求1所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓預充電單元包括低壓限流模塊和低壓開關模塊，所述低壓限流模塊和所述低壓開關模塊串聯(lián)后連接在所述低壓交流電與所述輔助繞組之間。
3.如權利要求2所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓限流模塊包括低壓電阻。
4.如權利要求2所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓限流模塊包括晶閘管調(diào)壓器。
5.如權利要求1所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓預充電單元包括高壓限流模塊和高壓開關模塊，所述高壓限流模塊和所述高壓開關模塊串聯(lián)后連接在所述高壓交流電與所述原邊繞組之間。
6.如權利要求5所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓限流模塊包括高壓電阻。
7.如權利要求6中所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓限流模塊還包括與所述高壓電阻串聯(lián)的熔斷器。
8.如權利要求7所述的變頻系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓開關模塊包括預充回路真空接觸器和旁路功能真空接觸器，所述預充回路真空接觸器與所述熔斷器和高壓電阻串聯(lián)后，再與所述旁路功能真空接觸器并聯(lián)。
9.一種用于給變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的預充電裝置，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；其特征在于，所述預充電裝置包括低壓預充電單元、高壓預充電單元、以及預充電控制單元； 所述低壓預充電單元連接在一低壓交流電與所述輔助繞組之間，用于在高壓上電之前對所述功率單元進行充電，使所述移相變壓器的原邊繞組感應出電壓，減小高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流； 所述高壓預充電單元連接在一高壓交流電與所述高壓變頻器的移相變壓器的原邊繞組之間，用于限制所述高壓交流電為所述高壓變頻器預充電時的電流；所述預充電控制單元用于在預充電過程中，啟動所述低壓預充電單元利用所述低壓交流電對所述移相變壓器的輔助繞組進行預充電； 所述預充電控制單元還用于當所述低壓預充電單元進行預充電時，監(jiān)測所述移相變壓器的原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓，當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，啟動所述高壓預充電單元利用所述高壓交流電對所述原邊繞組進行預充電，并關閉所述低壓預充電單元，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定后完成預充電。
10.一種給變頻系統(tǒng)中的高壓變頻器進行預充電的方法，所述高壓變頻器包括移相變壓器和功率單元，所述移相變壓器包括原邊繞組以及分別與所述原邊繞組電磁耦合的副邊繞組和輔助繞組，所述副邊繞組與所述功率單元連通以給所述功率單元供電；其特征在于，所述方法包括: 利用一低壓交流電對所述移相變壓器輔助繞組進行預充電； 檢測所述移相變壓器的原邊繞組通過電磁感應生成的原邊電壓； 當所述原邊電壓達到預設的電壓閾值時，利用一高壓交流電對所述移相變壓器的原邊繞組進行預充電，并切斷所述低壓交流電，直至所述原邊繞組的電流穩(wěn)定。
【文檔編號】H02M1/36GK103647458SQ201310722172
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權日:2013年12月24日
【發(fā)明者】朱愷之 申請人:蘇州匯川技術有限公司