CN102332810A - 一种高压变频器预充电方法和高压变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压变频器预充电方法和高压变频器。高压变频器预充电方法包括上电降压工作阶段和常压工作阶段，高压变频器上电时，首先进入上电降压工作阶段，在上电降压工作阶段，高压变频器降压运行，在常压工作阶段，高压变频器常压运行。本发明将分布在各个功率单元中的充电电阻集中起来，使高压变频器在上电时降压，以防止巨大充电电流“涌”的发生，这种方法可以通过在变频器的移相变压器原边的3个输入端串接降压电阻来实现，在高压变频器的常压工作阶段，3个降压电阻可以用1个三相接触器上的三个常开触头来短接，较之市场现有的高压变频器所使用的预充电元件的数量少，可以降低设备成本，同时模块化的设计也方便维护。

Description

一种高压变频器预充电方法和高压变频器

[技术领域]

本发明涉及变频技术，尤其涉及一种高压变频器预充电方法和高压变频器。

[背景技术]

变频器用于交流电动机变频调速的电气传动装置，已广泛应用于国民经济各个行业中，随着技术进步和产业发发展，大型、特大型电机的使用越来越广泛，与之相适应的大功率、高压变频器的市场需求量也越来越大，由于高压大功率电机在系统应用中往往是非常关键的设备，其运行的可靠性非常重要，因此对其配套的高压变频器的可靠性也提出了非常高的要求。

如图1和图3所示，现有高压变频器大多采用低压逆变单元(功率单元)串联的拓扑结构，其特点是：在输入侧配置移相变压器，将高压转化为低压，移相变压器的每个副边绕组都带有一个低压三相输入的单相逆变输出单元，数个低压单相逆变单元串联即可形成一相高压，三“串”不同相位的低压单相逆变单元连接即可形成三相高压。一般来说，一台6KV高压变频器每相有6个低压单相逆变单元串联组成，则三相高压变频器就共有18个低压单相逆变单元；一台10KV高压变频器每相有9个低压单相逆变单元串联组成，则三相高压变频器共有27个低压单相逆变单元。

低压逆变单元(功率单元)的结构原理如图2所示，由于低压逆变单元直流母线上的储能电解电容器组的初始电压为零，变压器上电时，使得电容器组快速充电，形成非常大的充电电流“涌”，如果对电解电容器组的初始充电电流“涌”不加限制，会造成高压变频器损坏。

如图2和图4所示，为了防止变频器损坏，现有高压变频器的每个功率单元在整流桥与储能电解电容器组之间的直流母线上串接1个大功率的充电电阻R，同时，用1个接触器K触头与充电电阻R并接。高压变频器上电初期，整流桥输出的初始充电电流流过充电电阻R，当储能电解电容器组充电达到一定电压值，充电接近完成时，由高压变频器的控制单元驱动接触器K的触头闭合，将充电电阻R短路，整流桥输出的电流不再流过充电电阻R，正常向储能电解电容器组供电，防止了巨大充电电流“涌”的发生。

如前所述，现有10KV的高压变频器为了得到大的功率输出，每相需要9个功率单元串联，三相高压变频器就总共需要27个大功率的充电电阻和27个接触器，预充电元件多，设备成本高。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种需要预充电元件数量较少，能够降低设备成本的高压变频器的预充电方法。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种需要预充电元件较少，设备成本低的高压变频器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高压变频器预充电方法，包括上电降压工作阶段和常压工作阶段，高压变频器上电时，首先进入上电降压工作阶段，在上电降压工作阶段，高压变频器降压运行，在常压工作阶段，高压变频器恢复常压运行。

以上所述的高压变频器预充电方法，当高压变频器主回路中储能电容的电压上升至大于工作电压的75％时，高压变频器进入常压运行。

以上所述的高压变频器预充电方法，高压变频器的移相变压器的输入端通过接入降压电阻的方法实现降压运行，通过短接所述降压电阻的方法进入常压运行。

一种实现上述方法的高压变频器的技术方案是：包括移相变压器、控制单元、受控开关、3个降压电阻和复数个功率单元，所述的功率单元中包括储能电容，所述的受控开关包括3个触头；所述的3个降压电阻分别串接在移相变压器原边的3个输入端，所述的3个触头分别与3个降压电阻并接；所述受控开关的受控端接所述的控制单元，由控制单元驱动。

以上所述的高压变频器，所述的受控开关是三相交流接触器。

本发明采用高压变频器降压上电的方法来防止巨大充电电流“涌”的发生，这种方法可以通过在变频器的移相变压器原边的3个输入端串接降压电阻的方法来实现，3个降压电阻可以用1个三相接触器的3个触头来短接，本发明需要预充电元件较少，可以降低设备成本。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术高压变频器移相变压器的接线图。

图2是现有技术高压变频器功率单元的原理图。

图3是现有技术高压变频器功率单元的连接方式示意图。

图4是现有技术高压变频器的原理图。

图5是本发明高压变频器的原理图。

[具体实施方式]

如图5所示，本发明实施例高压变频器包括移相变压器、控制单元(图中未示出)、三相接触器K、3个降压电阻R1、R2、R3和复数个功率单元(低压单相逆变单元)。每个功率单元中包括整流桥、储能电解电容组和逆变桥。移相变压器的每1个副边绕组(图1所示)都带有1个低压单相逆变单元，数个低压单相逆变单元串联形成一相高压(即图3所示如：“A相”)，三“串”相位互为120°的低压单相逆变单元即可形成三相高压。3个降压电阻R1、R2、R3分别串接在移相变压器原边的3个输入端，每个三相交流接触器K包括3个触头K1、K2、K3，这3个触头K1、K2、K3分别与这3个降压电阻R1、R2、R3并接；而三相交流接触器K的控制线圈接控制单元，由控制单元驱动。

上述高压变频器工作时，包括上电降压工作阶段和常压工作阶段，高压变频器上电时，首先进入上电降压工作阶段，在上电降压工作阶段，高压变频器降压运行，在常压工作阶段，高压变频器才进入常压运行。

高压变频器上电初期，在移相变压器的高压输入侧串入降压电阻，使移相变压器原边的输入电压降低，从而降低移相变压器的多个副边电压，即多个低压单相逆变单元的输入电压。因输入电压低，低压单相逆变单元内储能电解电容组的充电电流“涌”就大大减少，随着充电过程的继续，电解电容组电压逐步上升，充电电流逐步减少。待充电接近完成，控制单元检测到电解电容组的电压大于工作电压的75％时，驱动三相交流接触器的控制线圈上电，进入接触器触头吸合将并其上的降压电阻短接，高压输入直接加在移相变压器的原边，高压变频器器的上电过程结束，进入常压运行，储能电解电容的继续充电。当电解电容组的电压达到工作电压，低压单相逆变单元内储能电解电容的预充电过程结束，高压变频器在常压下工作。

本发明以上的实施例有以下优点：

无论实际需求输出功率是多大，由每个功率单元都放置降压电阻，改为在移相变压器初级的每相只放置1个降压电阻，可以降低功率单元内部布线的难度以及减少降压电阻用量。

由每个功率单元都设置充电交流接触器，改为在变压器初级只设置1个三相交流接触器，这接触器3个触点的“断开”和“接通”、分别对三相输入端降压电阻的“接入”和“短路”进行控制，可以降低功率单元内部布线的难度以及减少三相交流接触器用量。

各功率单元按分布式接入充电电阻和与其相配合的三相交流接触器，改为集中处理，不仅故障发生的概率会降低、成本也大大降低、各功率单元内部剩余空间增加，而且独立出来的降压电阻和与其相配合的三相交流接触器，既没改变实际功能，又可构成1个集中式的三相降压电阻和三相交流接触器输入单元，有利于模块化设计，可以提高装置的可靠性，也为运输、安装、维护带来方便。

以上对本发明高压变频器预充电方法和高压变频器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均可能会有改变之处，本说明书具体实施方式的内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种高压变频器预充电方法，其特征在于，包括上电降压工作阶段和常压工作阶段，高压变频器上电时，首先进入上电降压工作阶段，在上电降压工作阶段，高压变频器降压运行，在常压工作阶段，高压变频器恢复常压运行。

2.根据权利要求1所述的高压变频器预充电方法，其特征在于，当高压变频器储能电容的电压大于工作电压的75％时，高压变频器进入常压运行。

3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的高压变频器预充电方法，其特征在于，高压变频器移相变压器的输入端通过接入降压电阻的方法实现降压运行，通过短接所述降压电阻的方法进入常压运行。

4.一种实现权利要求1至3所述方法的高压变频器，包括移相变压器、控制单元和复数个功率单元，所述的功率单元中包括储能电容，其特征在于，包括受控开关和3个降压电阻，所述的受控开关包括3个触头；所述的3个降压电阻分别串接在移相变压器原边的3个输入端，所述的3个触头分别与3个降压电阻并联；所述受控开关的受控端接所述的控制单元，由控制单元驱动。

5.根据权利要求4所述的高压变频器，其特征在于，所述的受控开关是三相交流接触器。

Images