CN109617208B - 一种中高压变频器直流电容预充电装置 - Google Patents

一种中高压变频器直流电容预充电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中高压变频器直流电容预充电装置，包括低压控制电路，单相三绕组隔离变压器、第一倍压电路、第二倍压电路以及直流逆阻电路；低压控制电路主要是通过调节变压器原边的输入电压，达到抑制预充电电流的目的；变压器主要是电压变换和高低压隔离；倍压电路的作用是实现变压器副边的交流变换为直流；直流逆阻电路是在预充电完成后，阻止电容能量向低压侧释放。本发明装置解决了单相220V为直流高压电容充电的问题，同时增加双向晶闸管对输入电流进行限制，采用倍压电路减少了整流二极管的数量，达到了降低成本的目的。

Description

一种中高压变频器直流电容预充电装置
技术领域
本发明属于电力驱动技术领域，具体涉及一种中高压变频器直流电容预充电装置。
背景技术
当今世界，能源成为国民经济发展的支柱，节能与环保成为发达国家与发展中国家共同关注的问题。能源的节约，归根结底主要是电能的节约。目前，中高压交直交变频器大量应用于电力传动和电力变换设备，并显现出显著的节能效果。中高压变频器每次启动时，需要对直流电容进行预充电，使其减少对电网的冲击和对电力电子器件的保护。
目前，已有研究比较成功的中高压变频器直流预充电装置多采用三相三绕组升压变压器和十二脉波整流器的拓扑：该拓扑电路连接三相380V电路，通过升压变压器和6只高压限流电阻，以及十二脉波整流器，才可获得需要的直流电压，由于限流电阻和二极管数量多，使得变频器的体积和成本大大增加。
发明内容
本发明主要解决现有技术中三相电压经过升压变压器、限流电阻和十二脉波整流器获得中高压变频器的预充电直流电压存在的不足，提供一种单相三绕组变压器和倍压电路串联获得中高压变频器预充电电压的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中高压变频器直流电容预充电装置，包括
低压控制电路，用于向多绕组隔离变压器输入电压220V，通过调节多绕组隔离变压器原边的输入电压，达到抑制预充电电流的目的；
多绕组隔离变压器，用于将低压控制电路的输出电压隔离并升压至相适应的电压值，原边为一个低压单相绕组，原边L端连接低压控制电路的输出L端，原边N端连接低压控制电路输出的N端，副边为两组单相高压绕组，副边第一绕组的Nh1连接第一倍压电路的Nh1，副边第一绕组的Lh1连接第一倍压电路的Lh1，副边第二绕组的Nh2连接第二倍压电路的Nh2，副边第二绕组的Lh2连接第二倍压电路的Lh2，通过调节多绕组隔离变压器原边分接头，可以使副边两个绕组单相电压调节至与直流电容电压对应交流电压；
倍压电路，用于将多绕组隔离变压器的交流变换为直流，输出至直流逆阻电路，由分别与多绕组隔离变压器副边第一绕组和第二绕组连接的第一倍压电路和第二倍压电路构成：第一倍压电路将多绕组隔离变压器的副边第一绕组的输出单相交流电压变换为直流电压，其直流电压平均值为副边第一绕组电压有效值的2.8倍；第二倍压电路将多绕组隔离变压器的副边第二绕组的输出单相交流电压变换为直流电压，其直流电压平均值为副边第二绕组电压有效值的2.8倍；
直流逆阻电路，正接线端子的输入和输出分别连接第一倍压电路和变频器直流电容的正接线端子，负接线端子的输入和输出分别连接第二倍压电路和变频器直流电容的负接线端子，在预充电完成后，阻止变频器直流电容能量向低压侧释放。
所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，其低压控制电路包括低压接触器KM、双向晶闸管T1以及与晶闸管并联的RC保护电路。
所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，所述的第一倍压电路由电容C1和C2，二极管D1和D2以及放电电阻R1组成，第一倍压电路的进线Nh1和Lh1分别连接于多绕组隔离变压器副边第一绕组的Nh1和Lh1端，其中进线Lh1连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接于二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接于电容C2的一端和放电电阻R1的一端，输出记为O；进线Nh1连接二极管D1的阴极，连接电容C2的另一端以及放电电阻R1的另一端，输出记为P+；所述的第二倍压电路由电容C3和C4，二极管D3和D4以及放电电阻R2组成，第二倍压电路的进线Nh2和Lh2分别连接于多绕组隔离变压器副边第二绕组的Nh2和Lh2端，其中进线Nh2连接二极管D3的阴极，连接于电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为O；进线Lh2连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接于二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为N-；第一倍压电路和第二倍压电路的O点连接。
所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，其直流逆阻电路由二极管D5和二极管D6组成，所述二极管D5的阳极与第一倍压电路的输出正电压P+连接，二极管D5的阴极连接变频器直流电容的正接线端子，所述二极管D6的阴极与第二倍压电路的输出负电压N-连接，二极管D6的阳极连接变频器直流电容的负接线端子。
本发明具有以下优点：采用三绕组单相变压器，减少变压器的体积和重量；低压侧采用双相晶闸管控制输入电压，可以达到控制高压侧充电电流的目的；高压侧采用倍压电路的拓扑，减少了整流二极管的数量，从而降低了成本和变频器的体积。
本发明装置解决了单相220V为直流高压电容充电的问题，同时增加双向晶闸管对输入电流进行限制，采用倍压电路减少了整流二极管的数量，达到了降低成本的目的。
本发明采用变压器原边串联双向晶闸管控制充电电压缓慢增加，以达到限制高压侧充电电流的目的，解决了必须通过大功率限流电阻限制预充电电流的问题。
本发明采用倍压电路串联输出直流电压，解决了必须通过十二脉波整流器输出直流电压的问题。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图；
图2是本发明低压控制电路的结构图；
图3是本发明多绕组隔离变压器的结构图；
图4是本发明第一倍压电路的拓扑结构图；
图5是本发明第二倍压电路的拓扑结构图；
图6是本发明直流逆阻电路的拓扑结构图。
各附图标记为：1—低压控制电路，2—多绕组隔离变压器，3—第一倍压电路，4—第二倍压电路，5—直流逆阻电路，6—低压接触器KM，7—双向晶闸管T1，8—RC保护电路。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体说明。
实施例
参照图1所示，本发明公开的一种中压变频器直流电容预充电装置，包括：
低压控制电路1，输入端连接电网的单相220V电源，如图2所示，包括低压接触器KM6、双向晶闸管T1 7以及与晶闸管并联的RC保护电路8，通过远程控制低压接触器KM 6，将电网的单相220V接通；双相晶闸管T1 7串联于220V电路中，RC保护电路8与双相晶闸管T1 7并联；通过对双相晶闸管T1 7的触发角进行控制，以使得输出电压逐渐调节至220V；低压控制电路1的输出连接多绕组隔离变压器2的原边，向多绕组隔离变压器2输入电压220V，通过调节多绕组隔离变压器2原边的输入电压，达到抑制预充电电流的目的。
多绕组隔离变压器2，如图3所示，原边为一个低压单相绕组，原边L端连接低压控制电路1的输出L端，原边N端连接低压控制电路1输出的N端，副边为两组单相高压绕组，副边第一绕组的Nh1连接第一倍压电路3的Nh1，副边第一绕组的Lh1连接第一倍压电路3的Lh1，副边第二绕组的Nh2连接第二倍压电路4的Nh2，副边第二绕组的Lh2连接第二倍压电路4的Lh2，通过调节多绕组隔离变压器2原边分接头，可以使副边两个绕组单相电压调节至与变频器直流电容Cd1和Cd2电压对应交流电压；多绕组隔离变压器2主要作用是电压变换和高低压隔离：原边连接于双相晶闸管T1 7的输出，副边输出两组单相电压，分别作为第一倍压电路3和第二倍压电路4的输入。
倍压电路，用于将多绕组隔离变压器2的交流变换为直流，输出至直流逆阻电路5，由分别与多绕组隔离变压器2副边第一绕组和第二绕组连接的第一倍压电路3和第二倍压电路4构成。
如图3所示，所述的第一倍压电路3由电容C1和C2，二极管D1和D2以及放电电阻R1组成，第一倍压电路3的进线Nh1和Lh1分别连接于多绕组隔离变压器2副边第一绕组的Nh1和Lh1端，其中进线Lh1连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接于二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接于电容C2的一端和放电电阻R1的一端，输出记为O；进线Nh1连接二极管D1的阴极，连接电容C2的另一端以及放电电阻R1的另一端，输出记为P+；第一倍压电路3把多绕组隔离变压器2副边第一绕组的电压变换直流电压，其值为多绕组隔离变压器2副边第一绕组电压有效值的2.8倍。
如图4所示，所述的第二倍压电路4由电容C3和C4，二极管D3和D4以及放电电阻R2组成，第二倍压电路4的进线Nh2和Lh2分别连接于多绕组隔离变压器2副边第二绕组的Nh2和Lh2端，其中进线Nh2连接二极管D3的阴极，连接于电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为O；进线Lh2连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接于二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为N-；第二倍压电路4把多绕组隔离变压器2副边第二绕组的电压变换直流电压，其值为多绕组隔离变压器2副边第二绕组电压有效值的2.8倍。第一倍压电路3和第二倍压电路4的O点连接。
如图5所示，所述的直流逆阻电路5的正接线端子的输入和输出分别连接第一倍压电路3和直流电容Cd1和Cd2的正接线端子，直流逆阻电路5的负接线端子的输入和输出分别连接第二倍压电路4和直流电容的负接线端子；直流逆阻电路5是在预充电完成后，阻止直流电容Cd1和Cd2的能量向低压侧释放。其中，直流逆阻电路5由二极管D5和二极管D6组成，所述二极管D5的阳极与第一倍压电路3的输出正电压P+连接，二极管D5的阴极连接变频器直流电容Cd1的正接线端子，所述二极管D6的阴极与第二倍压电路4的输出负电压N-连接，二极管D6的阳极连接变频器直流电容Cd2的负接线端子。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何本领域技术人员在本发明的启示下都可以得出其它变形及改进的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种中高压变频器直流电容预充电装置，其特征在于：包括
低压控制电路（1），用于向多绕组隔离变压器（2）输入电压220V，包括低压接触器KM（6）、双向晶闸管T1（7）以及与双向晶闸管T1（7）并联的RC保护电路（8），所述的双向 晶闸管（7）串联于220V电路中；
多绕组隔离变压器（2），原边为一个低压单相绕组，副边为两组单相高压绕组，用于将低压控制电路（1）的输出电压隔离并升压至相适应的电压值，向第一倍压电路（3）和第二倍压电路（4）输出两组单相电压；
倍压电路，用于将多绕组隔离变压器（2）的交流变换为直流，输出至直流逆阻电路（5），由分别与多绕组隔离变压器（2）副边第一绕组和第二绕组连接的第一倍压电路（3）和第二倍压电路（4）构成；
直流逆阻电路（5），正接线端子的输入和输出分别连接第一倍压电路（3）和变频器直流电容的正接线端子，负接线端子的输入和输出分别连接第二倍压电路（4）和变频器直流电容的负接线端子，在预充电完成后，阻止变频器直流电容能量向低压侧释放。
2.根据权利要求1所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，其特征在于，所述的第一倍压电路（3）由电容C1和C2，二极管D1和D2以及放电电阻R1组成，第一倍压电路（3）的进线Nh1和Lh1分别连接于多绕组隔离变压器（2）副边第一绕组的Nh1和Lh1端，其中进线Lh1连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接于二极管D1的阳极和二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接于电容C2的一端和放电电阻R1的一端，输出记为O，进线Nh1连接二极管D1的阴极，连接电容C2的另一端以及放电电阻R1的另一端，输出记为P+；所述的第二倍压电路（4）由电容C3和C4，二极管D3和D4以及放电电阻R2组成，第二倍压电路（4）的进线Nh2和Lh2分别连接于多绕组隔离变压器（2）副边第二绕组的Nh2和Lh2端，其中进线Nh2连接二极管D3的阴极，连接于电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为O，进线Lh2连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接于二极管D3的阳极和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接电容C4的一端和电阻R2的一端，输出记为N-；第一倍压电路（3）和第二倍压电路（4）的O点连接。
3.根据权利要求2所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，其特征在于，所述的第一倍压电路（3）把多绕组隔离变压器（2）副边第一绕组的电压变换为直流，其值为多绕组隔离变压器（2）副边第一绕组电压有效值的2.8倍；所述的第二倍压电路（4）把多绕组隔离变压器（2）副边第二绕组的电压变换为直流，其值为多绕组隔离变压器（2）副边第二绕组电压有效值的2.8倍。
4.根据权利要求2所述的一种中高压变频器直流电容预充电装置，其特征在于，所述的直流逆阻电路（5）由二极管D5和二极管D6组成，所述二极管D5的阳极与第一倍压电路（3）的输出正电压P+连接，二极管D5的阴极连接变频器直流电容的正接线端子，所述二极管D6的阴极与第二倍压电路（4）的输出负电压N-连接，二极管D6的阳极连接变频器直流电容的负接线端子。
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