CN105116198B - 高压变频器输入电流检测方法及新型高压变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对传统的高压变频器进行输入电流准确检测的方法以及基于该方法实现的新型高压变频器。输入电流检测方法包括步骤：将三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组与中性点P之间连接的两根短接线换成加强绝缘的电缆；在各电缆上穿设低压电流互感器，使低压电流互感器与主控箱连接；两个低压电流互感器分别实时测量移相变压器一次侧的A、C相电流，以实现对输入电流的检测。本发明实现了对高压变频器输入电流的有效、准确检测，满足低压电流互感器与电缆之间的加强绝缘要求外，大大节省加强绝缘的电缆长度，降低了高压变频器的产品成本。

Description

高压变频器输入电流检测方法及新型高压变频器

技术领域

本发明涉及一种对传统的高压变频器进行输入电流准确检测的方法，以及基于该方法实现的一种新型高压变频器，属于高压变频器检测技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，高压变频器作为电力电子技术发展的产物，已在国民经济的各个领域得到了广泛应用，尤其在电力、冶金和石化等能耗巨大的行业中，推广高压变频器的应用意义十分巨大。

如图1至图3所示，传统的高压变频调速系统包括高压变频器，高压变频器包括移相变压器10、由3×N个功率单元21构成的功率电路20、主控箱40，移相变压器10将电网90输入的三相高压进行移相后经由功率电路20输出至电机50，如图1，功率电路20中的各个功率单元21还经由光纤接口板30与主控箱40相连，即各个功率单元21受主控箱40的控制来决定是否对电机50输出电压控制信号。如图1，移相变压器10包括一次侧三相线圈绕组(即A、B、C相线圈绕组11、12、13)和二次侧移相单元14，三相线圈绕组采用星形接法连接，即三相线圈绕组连接的短接线15呈星形，相交于中性点P。图1示出的高压变频调速系统因具有电压输出能力强、输出电压正弦度高、对电网的谐波污染小等优点，已成为目前业内所采用的主流方案之一。

在高压变频调速系统实际运行过程中，为了实现有效控制及功能显示，高压变频器需要对自身的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等电气参数进行检测，如图1，输入电压通过在与电网90直接相连的三相电缆上连接分压电阻盒71来实现检测目的，输出电压通过设置与功率电路20的三相电压输出端连接的分压电阻盒72来实现检测目的，输出电流通过在功率电路20的三相电压输出端上串联霍尔电流传感器62来实现检测目的，而输入电流则通过在与电网90直接相连的三相电缆上串联电流互感器61来实现检测目的。在实际使用中，分压电阻盒71、72、电流互感器61、霍尔电流传感器62这些检测器件实时将检测信号传输给主控箱40，以作为主控箱40对各个功率单元21打开与关闭的控制依据。

从实际实施中可以发现，因为输入电流的检测需要在移相变压器10与电网90之间相连的高压电缆上穿设电流互感器61，考虑成本、体积的因素，电流互感器61一般会选用低压电流互感器，因此，按照IEC61800-5-1标准中的相关规定，此低压电流互感器与高压电缆之间必须满足加强绝缘的要求。传统的做法是将移相变压器10与电网90之间相连的高压电缆替换为加强绝缘的电缆来达到加强绝缘的要求，但移相变压器10与电网90之间相连的电缆长度十分长，而加强绝缘的电缆比普通高压电缆在价格上要贵许多，因此这样做的结果便会导致高压变频器整体成本的增加，给高压变频器产品带来高昂的成本劣势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压变频器输入电流检测方法，该方法可对传统的高压变频器的输入电流进行有效、准确的检测，满足低压电流互感器与电缆之间的加强绝缘要求外，还可大大节省加强绝缘的电缆长度，从而降低高压变频器的产品成本。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高压变频器输入电流检测方法，高压变频器包括移相变压器、功率电路、主控箱，移相变压器包括一次侧星形连接的三相线圈绕组，三相线圈绕组连接的短接线呈星形相交于中性点P，其特征在于：输入电流检测方法包括如下步骤：

1)将三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组与中性点P之间连接的两根短接线换成加强绝缘的电缆；

2)在各电缆上穿设低压电流互感器，使低压电流互感器与主控箱连接；

3)两个低压电流互感器分别实时测量移相变压器一次侧的A、C相电流，以实现对高压变频器输入电流的检测。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述输入电流检测方法而实现的新型高压变频器，该新型高压变频器可对自身输入电流进行有效、准确的检测，满足低压电流互感器与电缆之间的加强绝缘要求，加强绝缘的电缆长度短，有效降低了高压变频器的产品成本。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种新型高压变频器，它包括移相变压器、功率电路、主控箱，电网经由移相变压器与功率电路相连，功率电路与电机相连且其内各功率单元经由光纤接口板与主控箱相连，移相变压器包括一次侧星形连接的三相线圈绕组和二次侧移相单元，三相线圈绕组为星形连接且相交于中性点P，电网与移相变压器之间相连的三相电缆上连接有分压电阻盒，功率电路的三相电压输出端连接有分压电阻盒，功率电路的三相电压输出端还串联有霍尔电流传感器，两个分压电阻盒、霍尔电流传感器的信号传输线与主控箱上的相应信号端连接，其特征在于：三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组与中性点P之间由加强绝缘的电缆连接，各加强绝缘的电缆上穿设有低压电流互感器，低压电流互感器的信号传输线与主控箱上的相应信号端连接。

在上述本发明中：所述低压电流互感器用支架固定在所述移相变压器的风道隔板支撑架上。较佳地，所述低压电流互感器靠近所述中性点P且与所述中性点P相距不小于满足加强绝缘要求的最小距离。所述中性点P为高压裸露的螺栓。

本发明的优点是：

本发明方法将检测传统高压变频器的移相变压器与电网之间流经的输入电流的传统做法变换为检测移相变压器一次侧A、C相线圈绕组上流经的输入电流(A、C相电流)的做法，由于移相变压器一次侧采用星形接法的三相线圈绕组中A、C相线圈绕组与中性点P之间连接的短接线长度短，远远短于移相变压器与电网之间的电缆长度，因此，将A、C相线圈绕组连接的短接线替换为加强绝缘的电缆，以在此电缆上穿设低压电流互感器来检测输入电流的做法，除了可实现对高压变频器的输入电流进行有效、准确检测的目的外，既满足了低压电流互感器在高压系统中所应达到的加强绝缘要求，又可大大节省加强绝缘的电缆长度，从而大大降低高压变频器的产品成本。

在本发明新型高压变频器中，检测输入电流的低压电流互感器移至移相变压器一次侧A、C相线圈绕组上，有效实现了对自身输入电流的准确检测，且可满足低压电流互感器在高压系统中所应达到的加强绝缘要求，加强绝缘的电缆长度短，大大降低高压变频器的产品成本，并且在本发明新型高压变频器中，低压电流互感器的安装简单、易操作，可节省低压电流互感器在移相变压器柜体内的安装空间，为柜体小型化带来可能性。

附图说明

图1是传统的高压变频调速系统的组成示意图。

图2是传统的高压变频调速系统中的移相变压器的结构示意图。

图3是图2的左视示意图。

图4是本发明高压变频器的结构示意图。

图5是本发明高压变频器中的移相变压器的结构示意图。

图6是图5的左视示意图。

图7是图6中A部分的放大示意图。

具体实施方式

本发明高压变频器输入电流检测方法适用于对传统的高压变频器的输入电流进行检测。如图1，传统的高压变频器包括移相变压器10、由3×N个功率单元21(图1示出了3×5个功率单元A1～A5、B1～B5、C1～C5的情形)构成的功率电路20、主控箱40，电网90经由整流移相的移相变压器10与功率电路20相连，功率电路20一方面与电机50相连，另一方面，其内各功率单元21经由光纤接口板30与主控箱40相连，受主控箱40控制。移相变压器10包括一次侧星形连接的三相线圈绕组(即A、B、C相线圈绕组11、12、13)和二次侧移相单元14，三相线圈绕组11、12、13连接的短接线15呈星形相交于中性点P处，中性点P即为图7示出的高压裸露的螺栓16。在实际中，移相变压器10可为干式变压器或油浸变压器。高压变频器的结构为本领域的公知结构，具体构成不再详述。

参考图1和图4，本发明高压变频器输入电流检测方法包括如下步骤：

1)将三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组11、13与中性点P之间连接的两根短接线15换成加强绝缘的电缆18；

2)在各电缆18上穿设低压电流互感器80，使低压电流互感器80的信号传输线与主控箱40上的相应信号端连接；

3)两个低压电流互感器80分别实时测量移相变压器10一次侧的A、C相电流，并将检测到的电流信号实时传送给主控箱40，以实现对高压变频器输入电流的检测。

在实际实施本发明方法的过程中，应对传统的高压变频器中原有的电流互感器61进行拆除，而移相变压器10与电网90之间相连的高压电缆不用再换为加强绝缘的电缆。

在实际实施中，主控箱40接收到两个低压电流互感器80传输来的A、C相电流信号后，可对A、C相电流信号进行求平均值的计算，以获得可代表高压变频器输入电流的电流值。当然，对A、C相电流信号的处理计算并不局限于此，还可有其它多种方法，此属于本领域公知技术，不在这里详述。

基于上述本发明方法，本发明还提出了一种新型高压变频器，它包括移相变压器10、由3×N个功率单元21(图4示出了3×5个功率单元A1～A5、B1～B5、C1～C5的情形)构成的功率电路20、主控箱40，电网90经由整流移相的移相变压器10与功率电路20相连，功率电路20一方面与电机50相连，另一方面，其内各功率单元21经由光纤接口板30与主控箱40相连，受主控箱40控制，移相变压器10包括一次侧星形连接的三相线圈绕组(即A、B、C相线圈绕组11、12、13)和二次侧移相单元14，三相线圈绕组11、12、13相交于中性点P(中性点P即为图7示出的高压裸露的螺栓16)，移相变压器10可为干式变压器或油浸变压器，电网90与移相变压器10之间相连的三相电缆上连接有分压电阻盒71，功率电路20的三相电压输出端连接有分压电阻盒72，且功率电路20的三相电压输出端中的诸如A、C相电压输出端各自串联有霍尔电流传感器62，两个分压电阻盒71、72、霍尔电流传感器62的信号传输线分别与主控箱40上的相应信号端连接，如图4，三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组11、13与中性点P之间由加强绝缘的电缆18连接，而B相线圈绕组12与中性点P之间还由原来的短接线15(普通电缆)连接，各加强绝缘的电缆18上穿设有低压电流互感器80，低压电流互感器80的信号传输线与主控箱40上的相应信号端连接。

在实际应用中，输入电压通过分压电阻盒71检测，输出电压通过分压电阻盒72检测，输出电流通过霍尔电流传感器62检测，而输入电流则通过低压电流互感器80检测，分压电阻盒71、72、低压电流互感器80、霍尔电流传感器62会实时将检测信号传输给主控箱40，从而主控箱40根据传输来的各检测信号来控制各个功率单元21的打开与关闭，以实现对电机50的驱动控制。

对于上述本发明方法所针对的传统的高压变频器以及本发明新型高压变频器，其输入电压、输出电压、输出电流的检测方法与传统的高压变频调速系统所采用的相应检测方法相同，可参照图1来理解。

在实际实施中，如图7，低压电流互感器80可用支架17固定在移相变压器10的风道隔板支撑架19上。

在实际设计时，低压电流互感器80优选靠近中性点P，但应与中性点P相距不小于满足加强绝缘要求的最小距离。

在本发明中，加强绝缘的电缆18为绝缘电缆，其绝缘强度应视电网90输入的电压大小，按照IEC61800-5-1标准中的相关规定来确定，属于本领域公知常识。另外，低压电流互感器80与中性点P之间相距满足加强绝缘要求的最小距离也应视电网90输入的电压大小，按照IEC61800-5-1标准中的相关规定来确定，属于本领域公知常识。

在本发明中，需要说明的是，通过大量试验研究发现，传统的高压变频调速系统中所采用的电流互感器61的实际检测目的便是移相变压器10一次侧线圈绕组上流经的电流。又因移相变压器10一次侧三相线圈绕组11、12、13为星形接线方式，也就是说，每相线圈绕组上的电流是相同的，即向中性点P流入的电流都是相同的，所以可以得出结论，检测移相变压器10一次侧A、C相线圈绕组11、13上流经的A、C相电流，可以替代传统检测移相变压器10与电网90之间流经电流的做法，可实现对高压变频器输入电流准确检测的目的。

还需要提及的是，如图2和图5，移相变压器10一次侧采用星形接法的三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组11、13与中性点P之间连接的短接线15暴露于外部，且与B相线圈绕组12与中性点P之间连接的短接线15长度相比要短得多，因此本发明方法优选地采用测量A、C相电流来实现输入电流的检测。

本发明可实现对高压变频器的输入电流的有效、准确检测，满足低压电流互感器与电缆之间的加强绝缘要求，可大大节省加强绝缘的电缆长度，降低高压变频器的产品成本。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压变频器输入电流检测方法，高压变频器包括移相变压器、功率电路、主控箱，移相变压器包括一次侧星形连接的三相线圈绕组，三相线圈绕组连接的短接线呈星形相交于中性点P，其特征在于：输入电流检测方法包括如下步骤：

1)将三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组与中性点P之间连接的两根短接线换成加强绝缘的电缆；

2)在各电缆上穿设低压电流互感器，使低压电流互感器与主控箱连接，低压电流互感器靠近中性点P且与中性点P相距不小于满足加强绝缘要求的最小距离，中性点P为高压裸露的螺栓；

3)两个低压电流互感器分别实时测量移相变压器一次侧的A、C相电流，以实现对高压变频器输入电流的检测。

2.如权利要求1所述的高压变频器输入电流检测方法，其特征在于：

所述低压电流互感器用支架固定在所述移相变压器的风道隔板支撑架上。

3.如权利要求1所述的高压变频器输入电流检测方法，其特征在于：

所述移相变压器为干式变压器或油浸变压器。

4.一种新型高压变频器，它包括移相变压器、功率电路、主控箱，电网经由移相变压器与功率电路相连，功率电路与电机相连且其内各功率单元经由光纤接口板与主控箱相连，移相变压器包括一次侧三相线圈绕组和二次侧移相单元，三相线圈绕组为星形连接且相交于中性点P，电网与移相变压器之间相连的三相电缆上连接有分压电阻盒，功率电路的三相电压输出端连接有分压电阻盒，功率电路的三相电压输出端还串联有霍尔电流传感器，两个分压电阻盒、霍尔电流传感器的信号传输线与主控箱上的相应信号端连接，其特征在于：三相线圈绕组中的A、C相线圈绕组与中性点P之间由加强绝缘的电缆连接，各加强绝缘的电缆上穿设有低压电流互感器，低压电流互感器的信号传输线与主控箱上的相应信号端连接，低压电流互感器靠近中性点P且与中性点P相距不小于满足加强绝缘要求的最小距离，中性点P为高压裸露的螺栓。

5.如权利要求4所述的新型高压变频器，其特征在于：

所述低压电流互感器用支架固定在所述移相变压器的风道隔板支撑架上。

6.如权利要求4所述的新型高压变频器，其特征在于：

所述移相变压器为干式变压器或油浸变压器。