用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)及其控制方法，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)包括：高壓電源；高壓開(kāi)關(guān)，其輸入端接收所述高壓電源；變壓器，其原邊連接所述高壓開(kāi)關(guān)的輸出端，其副邊連接所述高壓變頻系統(tǒng)；低壓電源；低壓預(yù)充電電路，其輸入端接收所述低壓電源，其輸出端與所述變壓器的低壓繞組連接，所述低壓預(yù)充電電路包括預(yù)充電開(kāi)關(guān)、與所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)串聯(lián)的預(yù)充電電阻、與所述預(yù)充電電阻串聯(lián)的維持電阻、以及與所述維持電阻并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)。相比高壓預(yù)充電電路，本發(fā)明的低壓預(yù)充電系統(tǒng)可極大地降低產(chǎn)品成本，有效減小系統(tǒng)的空間體積，能夠限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效減少預(yù)充電電阻的功耗。
【專利說(shuō)明】用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子與高壓變頻【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和對(duì)高壓變頻器技術(shù)的研究的深入，高壓變頻器被廣泛應(yīng)用到風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等大功率機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。
[0003]高壓變頻系統(tǒng)存在電容等儲(chǔ)能元件，在高壓開(kāi)關(guān)合閘的瞬間會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍于變頻系統(tǒng)額定電流的勵(lì)磁浪涌電流，該勵(lì)磁浪涌電流會(huì)對(duì)工頻電網(wǎng)及高壓變頻系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)將影響高壓變頻系統(tǒng)的正常啟動(dòng)和運(yùn)行。
[0004]為解決該問(wèn)題，現(xiàn)有的高壓變頻產(chǎn)品在開(kāi)始工作之前都需要經(jīng)過(guò)高壓預(yù)充電過(guò)程。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于高壓變頻系統(tǒng)的高壓預(yù)充電電路的原理圖?，F(xiàn)有技術(shù)是利用在高壓電源的高壓開(kāi)關(guān)10的輸出側(cè)串聯(lián)的預(yù)充電電阻11來(lái)抑制高壓開(kāi)關(guān)10合閘時(shí)的勵(lì)磁浪涌電流。具體地，當(dāng)高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓充電至設(shè)定閥值時(shí)，閉合預(yù)充電電阻11的旁路開(kāi)關(guān)13，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高壓預(yù)充電過(guò)程。
[0005]但是現(xiàn)有技術(shù)所采用的高壓接觸器(高壓開(kāi)關(guān))及高壓預(yù)充電電阻成本較高，且其占用的空間體積較大，因此這種預(yù)充電方案已成為制約高壓變頻產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)成本有效控制的關(guān)鍵因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是需要提供一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠可極大地降低產(chǎn)品成本，有效減小系統(tǒng)的空間體積，限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效減少預(yù)充電電阻的功耗。另外，還提供了一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)的控制方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)包括:高壓電源；高壓開(kāi)關(guān)，其輸入端接收所述高壓電源；變壓器，其原邊連接所述高壓開(kāi)關(guān)的輸出端，其副邊連接所述高壓變頻系統(tǒng)；低壓電源；低壓預(yù)充電電路，其輸入端接收所述低壓電源，其輸出端與所述變壓器的低壓繞組連接，所述低壓預(yù)充電電路包括預(yù)充電開(kāi)關(guān)、與所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)串聯(lián)的預(yù)充電電阻、與所述預(yù)充電電阻串聯(lián)的維持電阻、以及與所述維持電阻并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)，其中，在對(duì)所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電時(shí)，所述低壓電源通過(guò)所述低壓預(yù)充電電路和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電；在所述高壓變頻系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述高壓電源通過(guò)所述高壓開(kāi)關(guān)和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)提供電源。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述維持電阻和所述預(yù)充電電阻的阻值下限能夠使得充電至所述高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓維持在一定閾值，所述維持電阻和所述預(yù)充電電阻的阻值上限能夠使得所述高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)在所述高壓電源和所述低壓電源產(chǎn)生的短路電流預(yù)置在一定范圍。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)和所述旁路開(kāi)關(guān)為低壓接觸器，所述高壓開(kāi)關(guān)為高壓接觸器。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述變壓器為移相變壓器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種如上所述的用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)的控制方法，該方法包括:先閉合所述旁路開(kāi)關(guān)，后閉合所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)，使所述低壓電源通過(guò)所述預(yù)充電電阻和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電；在檢測(cè)到所述高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓充電到一定閾值時(shí)，斷開(kāi)所述旁路開(kāi)關(guān)，閉合所述高壓開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述維持電阻來(lái)抑制所述高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)所述高壓電源與所述低壓電源之間的短路電流；在檢測(cè)到所述高壓開(kāi)關(guān)合閘后，隨即斷開(kāi)所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本發(fā)明提出一種在技術(shù)上更完善的用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)。相比高壓預(yù)充電電路，本發(fā)明的低壓預(yù)充電系統(tǒng)可極大地降低產(chǎn)品成本，有效減小系統(tǒng)的空間體積。而且，通過(guò)在預(yù)充電電路串聯(lián)投入維持電阻，從而利用較大的電阻值來(lái)抑制高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流，限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效減少預(yù)充電電阻的功耗。另外，在預(yù)充電完成后，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)通過(guò)先閉合高壓開(kāi)關(guān)、后斷開(kāi)預(yù)充電開(kāi)關(guān)這樣的操作，能夠無(wú)失電地切換時(shí)間，進(jìn)而有效避免失電切換過(guò)程中開(kāi)關(guān)分合延時(shí)所導(dǎo)致的預(yù)充電失敗現(xiàn)象。
[0014]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于高壓變頻系統(tǒng)的高壓預(yù)充電電路的原理圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)的原理圖。下面參考圖2來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和功能。
[0020]如圖2所示，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)主要包括:高壓電源、低壓電源、高壓開(kāi)關(guān)21、變壓器22和低壓預(yù)充電電路23。高壓開(kāi)關(guān)21的輸入端接收高壓電源，其輸出端與變壓器22的原邊連接。變壓器22的副邊與高壓變頻系統(tǒng)連接。低壓預(yù)充電電路23的輸入端接收低壓電源，其輸出端與變壓器22的低壓繞組(一般為380V繞組)連接。在一個(gè)實(shí)施例中，該變壓器22優(yōu)選為移相變壓器，高壓電源一般指千伏級(jí)電壓。
[0021]在對(duì)高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電時(shí)，低壓電源通過(guò)低壓預(yù)充電電路23和變壓器22向高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電；在高壓變頻系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，高壓電源通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)21和變壓器22向高壓變頻系統(tǒng)提供電源。
[0022]其中，低壓預(yù)充電電路23主要包括:預(yù)充電開(kāi)關(guān)231、預(yù)充電電阻233、維持電阻235以及旁路開(kāi)關(guān)237。預(yù)充電開(kāi)關(guān)231設(shè)置在低壓預(yù)充電電路的輸入端，與低壓電源連接。預(yù)充電電阻233作為低壓預(yù)充電電路的核心部件，設(shè)置在預(yù)充電開(kāi)關(guān)231的輸出端、與預(yù)充電開(kāi)關(guān)231串聯(lián)。維持電阻235設(shè)置在預(yù)充電電阻233的輸出端、與預(yù)充電電阻233串聯(lián)，且與變壓器22的低壓繞組連接。維持電阻235用來(lái)抑制在高壓開(kāi)關(guān)21合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流。在維持電阻235的兩端并聯(lián)有旁路開(kāi)關(guān)237，通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)237的分、合閘來(lái)實(shí)現(xiàn)維持電阻235的投切。
[0023]需要說(shuō)明的是，所選擇的維持電阻235和預(yù)充電電阻233需要滿足以下條件:維持電阻235和預(yù)充電電阻233的阻值下限能夠使充電至高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓維持在一定閾值，維持電阻235和預(yù)充電電阻233的阻值上限能夠使高壓開(kāi)關(guān)21合閘時(shí)在高壓電源和低壓電源產(chǎn)生的短路電流預(yù)置在一定范圍。這樣是為了防止由于預(yù)充電電阻233過(guò)大，導(dǎo)致充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，所充電的直流電壓低于一定閾值。
[0024]預(yù)充電開(kāi)關(guān)231和旁路開(kāi)關(guān)237優(yōu)選為低壓接觸器，高壓開(kāi)關(guān)21優(yōu)選為高壓接觸器。
[0025]由于在預(yù)充電電阻233輸出端增加維持電阻235，這樣能夠抑制高壓開(kāi)關(guān)21合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流，限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效降低預(yù)充電電阻的功耗。
[0026]相比高壓預(yù)充電電路來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)的低壓預(yù)充電電路23所采用的器件都屬于低壓領(lǐng)域的器件，能夠極大地降低產(chǎn)品成本，有效減小系統(tǒng)的空間體積。
[0027]下面詳細(xì)說(shuō)明如何控制本實(shí)施例的低壓預(yù)充電系統(tǒng)對(duì)高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行低壓預(yù)充電。
[0028]在系統(tǒng)的初始狀態(tài)下，高壓開(kāi)關(guān)21斷開(kāi)、預(yù)充電開(kāi)關(guān)231斷開(kāi)、旁路開(kāi)關(guān)237斷開(kāi)。
[0029]先閉合旁路開(kāi)關(guān)237，后閉合預(yù)充電開(kāi)關(guān)231，使低壓電源開(kāi)始通過(guò)預(yù)充電電阻233、和變壓器22向高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電。
[0030]當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓達(dá)到設(shè)定閥值后，斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)237，閉合所述高壓開(kāi)關(guān)21，系統(tǒng)通過(guò)投入維持電阻235來(lái)抑制高壓開(kāi)關(guān)21合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到高壓開(kāi)關(guān)21合閘后，隨即斷開(kāi)預(yù)充電開(kāi)關(guān)231，低壓預(yù)充電過(guò)程結(jié)束。
[0031]需要說(shuō)明的是，在預(yù)充電初期未投入維持電阻，利用較小的電阻對(duì)高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電，由于這種充電模式的速度較快，有利于快速建立較高的預(yù)充電電壓。
[0032]而且，在預(yù)充電電壓建立后，通過(guò)在低壓預(yù)充電電路中串聯(lián)投入維持電阻，從而利用較大的電阻值來(lái)抑制高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流，限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效減少預(yù)充電電阻的功耗。
[0033]另外，在預(yù)充電完成后，通過(guò)先閉合高壓開(kāi)關(guān)、后斷開(kāi)預(yù)充電開(kāi)關(guān)的這種操作，能夠無(wú)失電地切換時(shí)間，進(jìn)而有效避免失電切換過(guò)程中開(kāi)關(guān)分合延時(shí)所導(dǎo)致的預(yù)充電失敗現(xiàn)象，有利于聞壓變頻系統(tǒng)的穩(wěn)定啟動(dòng)和運(yùn)行。[0034]綜上所述，相比高壓預(yù)充電電路，本發(fā)明實(shí)施例的低壓預(yù)充電系統(tǒng)可極大地降低產(chǎn)品成本，有效減小系統(tǒng)的空間體積。而且，通過(guò)在預(yù)充電電路串聯(lián)投入維持電阻，從而利用較大的電阻值來(lái)抑制高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)高壓電源與低壓電源之間的短路電流，限制短路電流對(duì)電源系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)有效減少預(yù)充電電阻的功耗。另外，在預(yù)充電完成后，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)通過(guò)先閉合高壓開(kāi)關(guān)、后斷開(kāi)預(yù)充電開(kāi)關(guān)這樣的操作，能夠無(wú)失電地切換時(shí)間，進(jìn)而有效避免失電切換過(guò)程中開(kāi)關(guān)分合延時(shí)所導(dǎo)致的預(yù)充電失敗。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施案例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)的技術(shù)人員在本發(fā)明所述的技術(shù)規(guī)范內(nèi)，對(duì)本發(fā)明的修改或替換，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，該低壓預(yù)充電系統(tǒng)包括: 高壓電源； 高壓開(kāi)關(guān)，其輸入端接收所述高壓電源； 變壓器，其原邊連接所述高壓開(kāi)關(guān)的輸出端，其副邊連接所述高壓變頻系統(tǒng)； 低壓電源； 低壓預(yù)充電電路，其輸入端接收所述低壓電源，其輸出端與所述變壓器的低壓繞組連接，所述低壓預(yù)充電電路包括預(yù)充電開(kāi)關(guān)、與所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)串聯(lián)的預(yù)充電電阻、與所述預(yù)充電電阻串聯(lián)的維持電阻、以及與所述維持電阻并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)， 其中，在對(duì)所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電時(shí)，所述低壓電源通過(guò)所述低壓預(yù)充電電路和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電；在所述高壓變頻系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述高壓電源通過(guò)所述高壓開(kāi)關(guān)和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，其特征在于， 所述維持電阻和所述預(yù)充電電阻的阻值下限能夠使得充電至所述高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓維持在一定閾值，所述維持電阻和所述預(yù)充電電阻的阻值上限能夠使得所述高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)在所述高壓電源和所述低壓電源產(chǎn)生的短路電流預(yù)置在一定范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)和所述旁路開(kāi)關(guān)為低壓接觸器，所述高壓開(kāi)關(guān)為高壓接觸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的低壓預(yù)充電系統(tǒng)，其特征在于， 所述變壓器為移相變壓器。
5.一種如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的用于高壓變頻系統(tǒng)的低壓預(yù)充電系統(tǒng)的控制方法，該方法包括: 先閉合所述旁路開(kāi)關(guān)，后閉合所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)，使所述低壓電源通過(guò)所述預(yù)充電電阻和所述變壓器向所述高壓變頻系統(tǒng)進(jìn)行反高壓充電； 在檢測(cè)到所述高壓變頻系統(tǒng)的直流電壓充電到一定閾值時(shí)，斷開(kāi)所述旁路開(kāi)關(guān)，閉合所述高壓開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述維持電阻來(lái)抑制所述高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)所述高壓電源與所述低壓電源之間的短路電流； 在檢測(cè)到所述高壓開(kāi)關(guān)合閘后，隨即斷開(kāi)所述預(yù)充電開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK104038032SQ201410225259
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】何伯鈞, 羅仁俊, 黃歡, 鄧飛, 鄧霆, 彭勃, 肖偉, 鐘強(qiáng), 陳志新, 王世平, 王博, 王飛鵬, 何健明, 雷立, 熊強(qiáng), 汪小梅, 王龍, 陳孟君, 李萍 申請(qǐng)人:株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司