CN204156719U - 电压型变流器预充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电压型变流器的预充电电路，预充电电路包括：充电接触器、变压器和整流电路，充电接触器与变压器相连，变压器通过整流电路直接连接至变流器的中间直流回路。单相交流电经充电接触器、变压器、整流电路直接流入中间直流回路。本实用新型取消了充电电阻，通过变压器本身电感和内阻抑制充电电流的上升速度，在抑制充电电流迅速上升的同时，大大缩短了中间直流回路电容器的充电时间，变压器过载能力强，同时可大幅节约成本和节省空间。

Description

电压型变流器预充电电路

技术领域

本实用新型及电气变流领域，尤其是涉及一种应用于电压型变流器的预充电电路。

背景技术

电压型变流器广泛应用于轨道交通牵引传动、辅助变流、工业传动、风力发电等领域，其电路的中间直流回路因为有电力电容器的存在，而电容在交流电路中相当于短路状态，会造成变流器在通电的初始阶段有比较大的充电电流。因此，为了避免在充电初期时的大电流对电容器造成损伤或破坏，通常需要对中间直流回路的电容器进行预充电，在变流器的上电起始阶段接入预充电电路限制充电电流的幅值，以防直接投入导致的过大的冲击电流。

如附图1所示，为变流器中传统的预充电电路，该电路由充电接触器KM12和充电电阻R1，以及短接接触器KM11组成。变流器2包括整流单元3、逆变单元4，以及整流单元3与逆变单元4之间的中间直流回路6，中间直流回路6连接有直流电容C。在预充电电路工作初期，首先合上充电接触器KM12，单相交流电压（高压）通过充电电阻R1使中间直流回路电容器C的电压上升到设定值，然后再合上短接接触器KM11。其缺点是：由于充电时间长，且充电接触器KM12的电压等级与短接接触器KM11相同，因此充电接触器KM12成本很高，若要缩短充电时间，则需降低充电电阻R1的阻值。但是，充电电阻R1的功率则会加大，会带来散热、成本、体积等其它不利因素。

在现有技术当中，主要有以下两篇文献与本实用新型相关。

现有技术1为中国矿业大学于2011年10月18日申请，并于2012年05月30日公告，公告号为CN202261005U的中国实用新型专利《一种五电平变流器预充电电路》。该实用新型专利为限制电容器的预充电电流，在直流环节串入限流电阻。为使直流环节的两个稳压电容器电压充至工作电压值，在直流环节并联了由两个阻值很大且相同的电阻串联而成的分压电路。为使三相桥臂各自的稳压电容器电压充至工作电压值，在直流环节并联了由阻值为三倍关系的两个电阻和一个常闭接触器串联而成的分压电路，并将三相桥臂的稳压电容器同时并联在阻值较小的电阻上。该实用新型虽然解决了变流器拓扑结构直接充电造成的过电流问题，并将电容器电压充至工作值，但是主要针对的是五电平变流器预充电电路，且采用的是传统预充电电路。

现有技术2为国家电网公司、中国电力科学研究院于2013年06月18日申请，并于2013年12月18日公告，公告号为CN203352258U的中国实用新型专利《一种大功率三电平中压变流器预充回路》。该实用新型专利预充电回路包括与变流器相连的二极管整流桥，二极管整流桥的直流输出侧的两端分别通过电阻与变流器的正母线和负母线相连。三相升压变压器高压侧的A相绕组、C相绕组分别与二极管整流桥的交流输入侧相连，三相升压变压器高压侧的B相绕组与变流器的中性点相连。三相升压变压器低压侧通过接触器接入三相电。该实用新型专利虽然在变流器上下桥臂支撑电容的容值不一致情况下，保证上下桥臂的充电电压均衡，且有效提高了充电系统的稳定性和支撑电容运行的安全性，但是主要针对的是三电平中压变流器预充电电路，且充电回路中采用电阻与中间直流回路相连。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电压型变流器预充电电路，可以有效缩短预充电电路的充电时间，在节约成本的同时节省空间。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种电压型变流器预充电电路的技术实现方案，电压型变流器预充电电路，包括：充电接触器、变压器和整流电路，所述充电接触器与所述变压器相连，所述变压器通过所述整流电路直接连接至变流器的中间直流回路。

优选的，所述充电接触器采用低压接触器。

优选的，所述变压器采用铁芯变压器。

优选的，所述变压器采用铁芯升压变压器。

优选的，所述整流电路采用二极管整流电路。

优选的，所述充电接触器的输入侧连接单相交流电，单相交流电经所述充电接触器、变压器、整流电路直接流入所述变流器的中间直流回路。

通过实施上述本实用新型提供的电压型变流器预充电电路，具有如下有益效果：

（1）本实用新型可以解决变流器传统预充电电路的缺点，通过取消充电电阻，采用充电接触器、升压变压器通过整流电路直接与变流器中间直流回路相连接，可以节约成本、缩短充电时间、节省空间；

（2）本实用新型由于变压器本身具有电感和内阻，可以抑制充电电流的上升速度，且变压器过载能力强，因此在抑制充电电流迅速上升的同时，还能大大缩短中间直流回路电容器的充电时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术变流器中传统预充电电路的电路拓扑结构示意图；

图2是本实用新型电压型变流器预充电电路一种具体实施方式的电路拓扑结构示意图； 

图中：1-预充电电路，2-变流器，3-整流单元，4-逆变单元，5-整流电路，6-中间直流回路。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

变流器：将交流电变换成直流，然后将直流电变化为交流电的装置；

整流器：将交流电变换为直流电的装置；

逆变器：将直流电变换为交流电的装置。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图2所示，给出了本实用新型电压型变流器预充电电路的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图2上半部分的虚线框内所示，一种电压型变流器预充电电路的具体实施例，预充电电路1包括：充电接触器KM2、变压器T1和整流电路5。充电接触器KM2与变压器T1相连，变压器T1通过整流电路5直接连接至变流器2的中间直流回路6。变流器2包括整流单元3、逆变单元4，以及整流单元3与逆变单元4之间的中间直流回路6，中间直流回路6连接有直流电容C。

本实用新型上述具体实施例描述的预充电电路1可以解决应用于变流器2的传统预充电电路的缺点，通过取消充电电阻R1，采用充电接触器KM2、变压器T1通过整流电路5直接与变流器2的中间直流回路6相连接，可以有效地节约成本、缩短充电时间、节省空间。

作为本实用新型一种典型的具体实施例，充电接触器KM2的输入侧a2、x2进一步连接单相交流电（低压单相交流电，如交流380V/400V等），单相交流电经充电接触器KM2、变压器T1、整流电路5直接流入变流器2的中间直流回路6。

作为本实用新型一种较佳的具体实施例，充电接触器KM2进一步采用低压接触器。本实用新型预充电电路1中的充电接触器KM2采用低压接触器，可节约成本和安装空间。

作为本实用新型一种较佳的具体实施例，变压器T1进一步采用铁芯变压器。作为本实用新型一种更佳的具体实施例，变压器T1进一步采用铁芯升压变压器。本实用新型具体实施例描述的预充电电路1中的变压器T1采用铁芯变压器，其功能是进行升压，以及利用变压器T1本身电感和内阻抑制充电电流的上升速度。变压器T1过载能力强，大大缩短了充电时间，在抑制充电电流迅速上升的同时，由于变压器T1的内阻较小而大大缩短了中间直流回路6中直流电容C的充电时间。

作为本实用新型一种典型的具体实施例，整流电路5进一步采用二极管整流电路，整流电路5中的功率开关器件还可以采用除二极管之外的功率开关器件。

通过实施本实用新型具体实施例描述的电压型变流器预充电电路，能够达到以下技术效果：

（1）本实用新型具体实施例描述的电压型变流器预充电电路可以解决变流器传统预充电电路的缺点，通过取消充电电阻，采用充电接触器、升压变压器通过整流电路直接与变流器中间直流回路相连接，可以节约成本、缩短充电时间、节省空间；

（2）本实用新型具体实施例描述的电压型变流器预充电电路由于变压器本身具有电感和内阻，可以抑制充电电流的上升速度，且变压器过载能力强，因此在抑制充电电流迅速上升的同时，还能大大缩短中间直流回路电容器的充电时间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。 

Claims (7)

1.一种电压型变流器预充电电路，其特征在于，所述预充电电路（1）包括：充电接触器（KM2）、变压器（T1）和整流电路（5），所述充电接触器（KM2）与所述变压器（T1）相连，所述变压器（T1）通过所述整流电路（5）直接连接至变流器（2）的中间直流回路（6）。

2.根据权利要求1所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述充电接触器（KM2）采用低压接触器。

3.根据权利要求1或2所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述变压器（T1）采用铁芯变压器。

4.根据权利要求3所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述变压器（T1）采用铁芯升压变压器。

5.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述整流电路（5）采用二极管整流电路。

6.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述充电接触器（KM2）的输入侧连接单相交流电，单相交流电经所述充电接触器（KM2）、变压器（T1）、整流电路（5）直接流入所述变流器（2）的中间直流回路（6）。

7.根据权利要求5所述的电压型变流器预充电电路，其特征在于：所述充电接触器（KM2）的输入侧连接单相交流电，单相交流电经所述充电接触器（KM2）、变压器（T1）、整流电路（5）直接流入所述变流器（2）的中间直流回路（6）。