级联变频器的预充电方法以及级联变频器与流程

技术特征：
1.一种级联变频器，其特征在于，包括：主变压器，包括初级侧绕组和多个次级侧绕组；多个功率单元，与所述多个次级侧绕组一一对应连接；其中，每一所述功率单元均包括整流电路、母线电容以及逆变电路，所述母线电容连接所述整流电路与所述逆变电路；预充电单元，与至少一个功率单元连接，所述预充电单元包括低压交流电源以及第一开关，所述低压交流电源用于为所述变频器的预充电过程提供电源电压；其中，与所述预充电单元连接的所述至少一个功率单元为第一组功率单元，未与所述预充电单元连接的功率单元为第二组功率单元；控制单元，所述控制单元控制所述第一开关闭合，以使所述低压交流电源通过所述第一组功率单元中的逆变电路对相应的母线电容进行预充电，并且在所述母线电容的电压达到第一电压阈值后，控制所述第一组功率单元中的整流电路工作，以对所述主变压器进行励磁，从而为所述第二组功率单元中的母线电容进行预充电。2.根据权利要求1所述的级联变频器，其特征在于，所述第一组功率单元位于靠近中性点的位置。3.根据权利要求1所述的级联变频器，其特征在于，所述预充电单元还包括：限流启动电路，连接于所述低压交流电源与所述第一开关之间，其中，所述限流启动电路包括并联连接的第二开关以及限流器件。4.根据权利要求3所述的级联变频器，其特征在于，所述预充电单元还包括：辅助变压器，连接于所述限流启动电路与所述第一开关之间；所述辅助变压器用于对所述低压交流电源的电压进行变压。5.根据权利要求3所述的级联变频器，其特征在于，当所述低压交流电源通过所述第一组功率单元中的逆变电路对相应的母线电容开始进行预充电时，所述第二开关处于断开状态；当所述第一组功率单元中的母线电容的电压达到一限流电压阈值时或者经过一第一预设时长，所述控制单元控制所述第二开关闭合，以旁路所述限流器件。6.根据权利要求5中所述的级联变频器，其特征在于，当所述第一组功率单元中的母线电容的电压达到所述第一电压阈值后或者经过一第二预设时长，所述控制单元对所述第一组功率单元中的整流电路开启pwm控制，从而通过与所述第一组功率单元连接的次级侧绕组对所述主变压器进行励磁。7.根据权利要求6所述的级联变频器，其特征在于，所述控制单元控制所述第一组功率单元以根据预设调制指令产生pwm电压对所述主变压器进行励磁，所述主变压器的其他次级侧绕组通过所述第二组功率单元中的整流电路对相应的母线电容进行预充电。8.根据权利要求7所述的级联变频器，其特征在于，逐渐增大所述预设调制指令，所述第二组功率单元中的母线电容的电压逐渐增加；当所述预设调制指令达到一调制指令阈值时，预充电完成；其中，所述预设调制指令用于表征所述pwm电压的大小。9.根据权利要求7所述的级联变频器，其特征在于，当所述第二组功率单元中的母线电容的电压达到第二电压阈值时，所述控制单元对所述第二组功率单元中的整流电路开启闭环pwm控制，以完成预充电。10.根据权利要求8或9所述的级联变频器，其特征在于，预充电完成后，所述控制单元启动所述主变压器的上电装置，关闭所述pwm控制且断开所述第一开关，以使所述预充电单
元与所述变频器分离。11.根据权利要求7所述的级联变频器，其特征在于，所述第一组功率单元中的所述多个功率单元的整流电路开始工作时，所述控制单元控制相应的所述多个功率单元的整流电路之间的所述预设调制指令满足预设相位关系，避免相互间去磁。12.一种级联变频器的预充电方法，其特征在于，所述变频器包括主变压器、多个功率单元以及预充电单元；每一所述功率单元均包括整流电路、母线电容以及逆变电路，所述母线电容连接所述整流电路与所述逆变电路；所述预充电单元与至少一个所述功率单元连接，所述预充电单元包括低压交流电源以及第一开关；其中，与所述预充电单元连接的所述至少一个功率单元为第一组功率单元，未与所述预充电单元连接的功率单元为第二组功率单元；所述方法包括：闭合所述第一开关，以使所述低压交流电源通过所述第一组功率单元中的逆变电路对相应的母线电容进行预充电；当所述母线电容的电压达到第一电压阈值后，控制所述第一组功率单元中的整流电路工作，以对所述主变压器进行励磁，从而为所述第二组功率单元的母线电容进行预充电。13.根据权利要求12所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，通过所述第一组功率单元中的逆变电路进行不控整流，以为对应的母线电容进行预充电。14.根据权利要求13所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，所述预充电单元还包括：连接于所述低压交流电源与所述第一开关之间的限流启动电路，其中，所述限流启动电路包括并联连接的第二开关以及限流器件；所述方法还包括：当所述低压交流电源通过所述第一组功率单元中的逆变电路对相应的母线电容开始预充电时，所述第二开关处于断开状态，所述低压交流电源通过所述限流器件对所述第一组功率单元中的母线电容进行充电；当所述第一组功率单元中的母线电容的电压达到一限流电压阈值时或者经过一第一预设时长，闭合所述第二开关，以旁路所述限流器件。15.根据权利要求14所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，所述预充电单元还包括：连接于所述限流启动电路与所述第一开关之间的辅助变压器；所述辅助变压器用于对所述低压交流电源的电压进行变压。16.根据权利要求13或14所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，当所述第一组功率模块中的母线电容的电压达到所述第一电压阈值后或者经过一第二预设时长，对所述第一组功率单元中的整流电路开启pwm控制，从而通过与所述第一组功率单元连接的次级侧绕组对所述主变压器进行励磁。17.根据权利要求16所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，控制所述第一组功率单元以根据预设调制指令产生pwm电压对所述主变压器进行励磁，所述主变压器的其他次级侧绕组通过所述第二组功率单元中的整流电路进行不控整流，以对相应的母线电容进行预充电。18.根据权利要求17所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，逐渐增大所述预设调制指令，所述第二组功率单元中的母线电容的电压逐渐增加；当所述预设调制指令达到一调制指令阈值时，预充电完成；其中，所述预设调制指令用于表征所述pwm电压的大小。19.根据权利要求18所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，当所述第二组功率
单元中的母线电容的电压达到第二电压阈值时，对所述第二组功率单元中的整流电路开启闭环pwm控制，以完成预充电。20.根据权利要求18或19所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，预充电完成后，启动所述主变压器的上电装置，关闭所述pwm控制且断开所述第一开关，以使所述预充电单元与所述变频器分离。21.根据权利要求17所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，还包括：所述第一组功率单元中的所述多个功率单元的整流电路开始工作时，相应的所述多个功率单元的整流电路之间的所述预设调制指令满足预设相位关系，避免相互间去磁。22.根据权利要求12所述的级联变频器的预充电方法，其特征在于，所述第一组功率单元位于靠近中性点的位置。

技术总结
本申请提供一种级联变频器的预充电方法以及级联变频器。级联变频器包括主变压器、多个功率单元、控制单元及预充电单元。与预充电单元连接的为第一组功率单元，其他功率单元为第二组功率单元。控制单元控制预充电单元中的第一开关闭合，预充电单元中的低压交流电源通过第一组功率单元中的逆变电路对母线电容进行预充电。当母线电容的电压达到第一电压阈值，控制单元控制第一组功率单元中的整流电路对主变压器进行励磁，从而为第二组功率单元中的母线电容进行预充电。无需额外增加预充电变换器等电路，利用自身单元实现可控软充电，有效避免了高压侧合闸造成的极大电流冲击，提高了系统高压合闸可靠性，极大地降低了预充电方案的投入成本。案的投入成本。案的投入成本。


技术研发人员：刘汝峰 周代平 王凯 郎永强
受保护的技术使用者：台达电子企业管理（上海）有限公司
技术研发日：2020.04.27
技术公布日：2021/11/14