CN103227557B - 一种用于高压大功率调节系统的软充电电路及软充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高压大功率调节系统的软充电电路，还公开了一种高压大功率调节系统的软充电方法，软充电电路包括功率调节装置、高压电源、低压电源和升压变压器，升压变压器的二次绕组与限流电路相连，限流电路内具有交流接触器和电阻并联组成的N-1个旁路单元，限流电路和低压电源之间通过交流接触器N相连，通过依次闭合充电回路中的交流接触器实现对高压大功率调节系统的软充电。与现有技术相比，本发明的系统硬件结构简单，成本低廉，通过依次闭合充电回路中的交流接触器，能够有效的把充电电流限制在一定范围内，从而能够降低操作过电压，减小高压大功率调节系统在充电过程中充电电流对直流母线上电容器组的冲击。

Description

一种用于高压大功率调节系统的软充电电路及软充电方法
技术领域
本发明涉及一种用于高压大功率调节系统的软充电电路，属于电力电子装置及其控制的技术领域；本发明还涉及用于高压大功率调节系统的软充电方法。
背景技术
随着新能源发电系统在传统电网中穿透率的不断增加，电力系统的稳定、可靠运行受到严峻考验。安装具有无功功率调节能力的电能装置是提高电力系统稳定运行能力和辅助新能源发电系统大规模并网的重要手段。在已有的无功功率调节装置中，链式结构因其容易实现高压、大容量，相较于传统的变压器多重化结构而言，具有效率高、并网无需变压器、冗余控制等优点，因此正在得到广泛应用。目前，高压大功率调节系统的充电方法基本相同，现有技术采用的方法是，在高压大功率调节系统的一次回路的三相中都串联一个电阻，当充电完成后，通过高压断路器把此电阻旁路掉。现有技术的缺点是，会引起操作过电压，且对直流母线电容器的冲击较大，影响直流母线电容器的寿命；其次，系统硬件成本增加较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高压大功率调节系统的软充电电路及软充电方法，减小充电过程中充电电流对直流母线电容器的冲击以及操作过电压，降低高压大功率调节系统的硬件成本。
本发明采用如下技术方案实现：
一种用于高压大功率调节系统的软充电电路，包括功率调节装置、高压电源、低压电源和升压变压器，调节装置内设置有电抗器和用于控制交流接触器和断路器开通与关断的控制系统，所述高压电源通过由隔离开关和断路器组成的串联电路，与调节装置中的电抗器相连，所述升压变压器的一次绕组与所述电抗器连接，其特征在于，所述升压变压器的二次绕组与限流电路相连，限流电路内具有由交流接触器和电阻并联组成的旁路单元，所述旁路单元依次串联，数量为N-1个，所述限流电路和低压电源之间通过第N个交流接触器相连，其中N为大于2的自然数。
进一步的，所述电抗器和断路器为三相电抗器和三相断路器，所述三相断路器一端与三相电抗器相连，另一端通过三个隔离开关与高压电网的三相连接，述限流电路由三相构成，每一相连接有两个或两个以上的旁路单元，所述升压变压器为三相升压变压器，一次绕组与电抗器的三相连接，二次绕组与限流电路的一端连接。
一种利用所述的软充电电路实现对高压大功率系统调节的软充电方法，其特征在于，该方法中包括如下步骤：
(1)闭合交流接触器，使得低压电源通过限流电路中的旁路单元、升压变压器以及功率调节系统中的H桥单元，给功率调节系统中的直流母线充电；
(2)当充电回路中的电流降为零时，闭合所述旁路单元中的第1个交流接触器，当充电回路中的电流再次降为零时，闭合第2个交流接触器，循环该步骤，直到闭合第N-1个交流接触器为止；
(3)依次断开充电回路中的第1个交流接触器、第2个交流接触器，一直到第N个交流接触器；
(4)闭合高压回路中的隔离开关以及断路器，完成高压大功率调节系统的软充电过程。
本发明具备的有益技术效果是：系统硬件结构简单，成本低廉，通过依次闭合充电回路中的交流接触器，能够有效的把充电电流限制在一定范围内，从而能够降低操作过电压，减小高压大功率调节系统在充电过程中充电电流对直流母线上电容器组的冲击。
附图说明
图1是本发明软充电电路的系统结构框图。
图2是本发明第一实施例的电路框图。
图3是本发明第二实施例的电路框图。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
本发明的软充电电路，包括功率调节装置、高压电源、低压电源和升压变压器，调节装置内设置有电抗器和用于控制交流接触器和断路器开通与关断的控制系统，压电源通过由隔离开关和断路器组成的串联电路，与调节装置中的电抗器相连，升压变压器一次绕组与所述电抗器连接，升压变压器的二次绕组与限流电路相连，限流电路内具有由交流接触器和电阻并联组成的旁路单元，所述旁路单元依次串联，数量为N-1个，所述限流电路和低压电源之间通过第N个交流接触器相连，其中N为大于2的自然数。限流电路结构简单，成本低廉，可以逐次将旁路单元中的并联电阻旁路掉，将充电电流有效的限制在一定范围内，从而能够降低操作过电压，减小高压大功率调节系统在充电过程中充电电流对直流母线上电容器组的冲击。
如图2并结合图1所示的本发明第一实施例，系统主要由级联式高压大功率调节系统、断路器、隔离开关、升压变压器、限流电路、交流接触器以及低压电源构成。级联式高压大功率调节系统包括一台三相连接电抗器、功率单元以及控制系统，包括U相级联、V相级联和W相级联，U、V、W相分别连接着电抗器Lu、电抗器Lv、电抗器Lw，同一相串联有逆变单元：全桥逆变单元1、全桥逆变单元2……全桥逆变单元n，逆变单元上分别连接有电容Cu1、电容Cu2……电容Cun。充电回路的限流电路中的每一相由交流接触器和电阻并联的N个旁路单元组成，系统中的所有交流接触器和断路器由控制系统控制开通与关断，对于U、V、W三相电源，每一相限流电路的参数相同，但是一相中限流电路单元之间的电阻阻值可以相同也可以不同。低压电源一般与工厂的控制电源一致，为380V电源。电抗器和断路器为三相电抗器和三相断路器，三相断路器一端与三相电抗器相连，另一端通过三个隔离开关与高压电网的三相连接，限流电路由三相构成，每一相连接有两个或两个以上的旁路单元，升压变压器为三相升压变压器，一次绕组与电抗器的三相连接，二次绕组与限流电路的一端连接。由于高压大功率调节系统输出电压能够满足高压电网电压的要求，例如电网电压为10KV，因此可以不通过升压变压器直接并网。
如图2所示的本发明第二实施例，由于高压大功率调节系统的输出电压不能满足更高电网电压的要求，例如电网电压为35KV，因此需要通过升压变压器与电网连接，在这种情形下，充电回路就不需要单独的升压变压器，只需要在主升压变压器上增加第三绕组，其中，主升压变压器的第三绕组与充电回路的限流电路连接，主升压变压器的第一绕组与断路器连接，主升压变压器的第二绕组与高压大功率调节系统连接电抗器的三相连接。本实施例中的其余部分与第一实施例相同，故在此处不再赘述。
本发明还提供一种高压大功率调节系统的软充电方法，在第一、二实施例的基础之上可以通过在低压侧实现高压大功率调节系统的充电过程，从而可以减小充电过程中充电电流对直流母线电容器的冲击以及操作过电压，降低高压大功率调节系统的硬件成本。
软充电方法包括如下步骤：
(1)闭合交流接触器，使得低压电源通过限流电路中的旁路单元、升压变压器以及功率调节系统中的H桥单元，给功率调节系统中的直流母线充电；
(2)当充电回路中的电流降为零时，闭合第1个交流接触器，当充电回路中的电流再次降为零时，闭合第2个交流接触器，循环该步骤，即每次闭合一个交流接触器，直到充电回路中的电流为零时，再闭合下一个交流接触器，直到闭合第N-1个交流接触器为止；
(3)依次断开充电回路中的第1个交流接触器、第2个交流接触器，一直到第N个交流接触器；
(4)闭合高压回路中的隔离开关以及断路器，完成高压大功率调节系统的软充电过程。
由上述软充电方法可见，通过依次闭合充电回路中的交流接触器，能够有效地把充电电流限制在一定范围内，从而能够降低操作过电压，减小高压大功率调节系统在充电过程中充电电流对直流母线上电容器组的冲击。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于高压大功率调节系统的软充电电路，包括功率调节装置、高压电源、低压电源和升压变压器，调节装置内设置有电抗器和用于控制交流接触器和断路器开通与关断的控制系统，所述高压电源通过由隔离开关和断路器组成的串联电路，与调节装置中的电抗器相连，所述升压变压器的一次绕组与所述电抗器连接，其特征在于，所述升压变压器的二次绕组与限流电路相连，限流电路内具有由交流接触器和电阻并联组成的旁路单元，所述旁路单元依次串联，数量为N-1 个，所述限流电路和低压电源之间通过第N个交流接触器相连，其中N 为大于2的自然数。
2.根据权利要求1 所述的用于高压大功率调节系统的软充电电路，其特征在于，所述电抗器和断路器为三相电抗器和三相断路器，所述三相断路器一端与三相电抗器相连，另一端通过三个隔离开关与高压电网的三相连接，所述限流电路由三相构成，每一相连接有两个以上的旁路单元，所述升压变压器为三相升压变压器，一次绕组与电抗器的三相连接，二次绕组与限流电路的一端连接。
3.一种利用权利要求1或权利要求2所述的软充电电路实现对高压大功率系统调节的软充电方法，其特征在于，该方法中包括如下步骤：
（1）闭合所述第N个交流接触器，使得低压电源通过限流电路中的旁路单元、升压变压器以及功率调节系统中的H 桥单元，给功率调节系统中的直流母线充电；
（2）当充电回路中的电流降为零时，闭合所述旁路单元中的第1个交流接触器，当充电回路中的电流再次降为零时，闭合第2个交流接触器，循环该步骤，直到闭合第N-1个交流接触器为止；
（3）依次断开充电回路中的第1个交流接触器、第2个交流接触器，一直到第N个交流接触器；
（4）闭合高压回路中的隔离开关以及断路器，完成高压大功率调节系统的软充电过程。
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