一种中高压大容量变流器软启动回路的制作方法

1.本实用新型涉及中高压大容量变流器领域，特别涉及一种中高压大容量变流器软启动回路。


背景技术：

2.中高压大容量变流器是对大功率电机进行控制、驱动、调速的重要设备。随着国家在节能减排方面投入力度的加大，中高压大容量变流器在军工、电力、冶金、石油化工、供水、水泥以及采矿等行业市场需求越来越大，其应用场合越来越关键，尤其应用于国家重大项目的机组动力设备，相关设备运行阶段的任何异常将会带来重大影响。
3.中低压小容量变流器的上电过程已有多种成熟软启动方案，可以采用在交流进线端通过限流电阻对预充电电流进行限制的软启动方案，也可以采用在变流器直流侧采用软启动回路的对预充电电流进行限制的软启动方案，均能在一定程度减小对变流器器件(如直流侧电容和功率器件等)的冲击，达到软启动的目的，但对于中低压小容量变流器进线变压器由于电压等级较低，容量较小，通常不会考虑进线变压器的上电励磁涌流抑制。
4.如果中高压大容量变流器采用中低压小容量变流器软启动方案，则会存在一些问题，比如软启动方案成本过高，电路体积过大，对进线主变压器的励磁涌流冲击和对中高压供电电源的冲击影响等，采用低压电源软启动，可以有效减小电路体积，缩小软启动回路电路规模，降低成本。
5.如图1所示，为现有技术的中高压大容量变流器软启动方案，由于软启动是在中高压侧进行的，旁路断路器qf2和限流电阻r1均为中高压器件，造成软启动方案成本过高，器件体积过大，同时由于为大容量变压器和变流器，软启动过程中同时对变压器预励磁和对变流器预充电，进一步增大限流电阻功率和体积。导致成本过高。
6.公开号为cn 110932331的中国专利一种三电平风电变流器软启动电路及控制方法虽然采用了低压电源软启动的方案，但是其采用双分裂变压器成本高，另外，其方案的主回路中没有主变压器，也没有对主变压器的预励磁方案，不能有效抑制主变压器上电时的励磁涌流冲击和对中高压电源(电网或母线)的影响，实现变流器系统的平稳软启。


技术实现要素：

7.为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供一种中高压大容量变流器软启动回路，能够减小上电时对中高压大容量变流器系统本身和中高压电源的冲击和影响，同时缩小软启动回路电路规模，降低成本。
8.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
9.一种中高压大容量变流器软启动回路，所述的变流器的主回路包括由输入端至输出端依次连接的中高压电源、进线断路器qf、主变压器t1、变流器网侧功率单元g1、变流器直流侧电容。
10.本实用新型的中高压大容量变流器软启动回路包括由输入端至输出端依次连接
的低压电源、进线接触器km1、限流电阻r、辅助变压器t2、整流桥zl1，还包括旁路接触器km2，旁路接触器km2并联在限流电阻r的两端；整流桥zl1的输出端连接至变流器直流侧电容的两端dc 和dc
‑
。
11.进一步地，还包括第一电压互感器pt1、第二电压互感器pt2和mcu控制器，第一电压互感器pt1检测变流器主回路中进线断路器qf前端的电压，第二电压互感器pt2检测进线断路器qf后端的电压，mcu控制器输入端接收第一电压互感器pt1和第二电压互感器pt2的电压信号，输出端输出pwm信号至变流器网侧功率单元g1中，用于控制变流器网侧功率单元g1的触发。
12.进一步地，所述的低压电源为ac380v电源。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.1、本实用新型的软启动回路采用低压供电方案，因此，进线接触器、限流电阻、旁路接触器、辅助变压器、整流桥均可以采用低压器件，相比中高压侧的软启动方案采用中高压器件而言，有效减小电路体积，缩小软启动回路电路规模，降低了相应成本，提升了产品市场竞争力。
15.2、本实用新型除了对变流器预充电外，还能够对主变压器进行预励磁，在避免了中高压上电对变流器功率器件和电容器等造成冲击的同时，还有效抑制了主变压器上电时的励磁涌流冲击和对中高压电源(电网或母线)的影响，实现了变流器系统的平稳软启，同时降低了中高压上电冲击对变流器系统寿命的影响。
附图说明
16.图1是背景技术中介绍的现有技术中的高压大容量变流器软启动回路图；
17.图2是本实用新型的一种中高压大容量变流器软启动回路图。
具体实施方式
18.以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
19.如图2所示，本实用新型的一种中高压大容量变流器软启动回路，所述的变流器的主回路包括由输入端至输出端依次连接的中高压电源、进线断路器qf、主变压器t1、变流器网侧功率单元g1、变流器直流侧电容(包括上电容c1和下电容c2)。所述的变流器可以为两电平、三电平或其它共直流母线形式变流器，所述的变流器网侧功率单元g1则为现有技术中两电平或三电平或其它共直流母线形式变流器的功率单元。
20.所述的变流器的主回路工作原理为：所述的中高压电源作为主回路的供电电源，所述进线断路器qf控制主回路与中高压电源的通断，所述主变压器t1用于实现对中高压电源的变压，所述变流器网侧功率单元g1用于将主变压器副边绕组交流电整流为直流电或将变流器直流侧的直流电逆变为交流电，所述变流器直流侧电容c1和c2包括电容器组，实现储能和滤波。
21.本实用新型的中高压大容量变流器软启动回路包括由输入端至输出端依次连接的低压电源、进线接触器km1、限流电阻r、辅助变压器t2、整流桥zl1，还包括旁路接触器km2，旁路接触器km2并联在限流电阻r的两端；整流桥zl1的输出端连接至变流器直流侧电容c的两端dc 和dc
‑
。所述的低压电源为ac380v电源。
22.还包括第一电压互感器pt1、第二电压互感器pt2和mcu控制器，第一电压互感器pt1检测变流器主回路中进线断路器qf前端的电压，第二电压互感器pt2检测进线断路器qf后端的电压，mcu控制器输入端接收第一电压互感器pt1和第二电压互感器pt2的电压信号，输出端输出pwm信号至变流器网侧功率单元g1中，用于控制变流器网侧功率单元g1的触发。
23.本实用新型的工作原理解释如下：
24.所述低压电源作为软启动回路的供电电源，所述进线接触器km1控制软启动回路与低压电源的通断，所述限流电阻r用于限制预充电电流的大小，所述旁路接触器km2用于控制限流电阻r的投入与切出，所述辅助变压器t2用于实现对低压电源的变压，所述整流桥zl1用于将辅助变压器t2副边绕组交流电整流为直流电实现对变流器直流侧电容组c1和c2的预充电。
25.1)所述软启动回路对变流器预充电过程具体为：
26.闭合进线接触器km1，断开旁路接触器km2，低压电源经限流电阻r连接辅助变压器t2原边绕组，辅助变压器t2对低压电源电压进行变压，整流桥zl1将辅助变压器t2的副边绕组电压整流为直流电，整流桥zl1输出端与变流器直流侧相连，实现对变流器直流侧电容器组c1和c2的预充电，限流电阻r限制预充电电流大小；
27.当变流器直流侧电压达到第一预设值，保持进线接触器km1闭合，闭合旁路接触km2器，限流电阻r旁路退出，低压电源与辅助变压器t2原边绕组直接相连，辅助变压器t2的副边绕组电压进一步升高，辅助变压器t2的副边绕组电压经整流桥zl1整流后，对变流器直流侧电容器组c1和c2进一步充电，当变流器直流侧电压达到第二预设值，完成对变流器预充电，保持进线接触器km1和旁路接触器km2闭合。
28.2)所述对主变压器预励磁过程具体为：
29.进线断路器qf保持断开状态，软启动回路输出端(整流桥zl1输出端)输出的直流电源为变流器直流侧电容器组c1和c2提供电源，变流器直流侧电容器组c1和c2的直流电经由变流器网侧功率单元g1反向逆变为交流电，经主变压器t1副边绕组在主变压器t1原边绕组感应出电压，实现对主变压器t1的预励磁。
30.本实用新型还通过mcu控制器对预励磁过程进行控制：mcu控制器通过第一电压互感器pt1、第二电压互感器pt2采集进线断路器qf两侧电压信号，以进线断路器qf输入端(近中高压电源端)电压信号为基准，控制变流器网侧逆变过程的运行，实现对主变压器的逐步预励磁，直到进线断路器qf两侧电压幅值、频率、相位达到一致，完成对主变压器的预励磁。
31.本实用新型的软启动回路采用低压供电方案，因此，进线接触器km1、限流电阻r、旁路接触器km2、辅助变压器t2、整流桥zl1均可采用低压器件，相比中高压侧的软启动方案采用中高压器件而言，有效减小电路体积，缩小软启动回路电路规模，降低了相应成本，提升了产品市场竞争力。同时，本实用新型除了对变流器预充电外，还能够对主变压器t1进行预励磁，在避免了中高压上电对变流器功率器件和电容器等造成冲击的同时，还有效抑制了主变压器t1上电时的励磁涌流冲击和对中高压电源(电网或母线)的影响，实现了变流器系统的平稳软启，同时降低了中高压上电冲击对变流器系统寿命的影响。
32.以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。