CN204615638U - 一种高压级联变频器的软启电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压级联变频器的软启电路，包括：高压级联变频器、主断路器、预充电模块、主控模块，所述高压级联变频器包括移相变压器和功率模块，所述移相变压器的多个所述第一副边绕组连接所述功率模块；所述主断路器连接在高压输入电源与所述移相变压器的第一原边绕组之间；所述预充电模块连接在高压输入电源与所述移相变压器的辅助绕组之间，所述主控模块用于控制所述主断路器和所述预充电模块的通断，控制所述高压级联变频器在上高压输入电源电压之前通过所述预充电模块进行低压预充电。本实用新型可避免所述高压级联变频器上高压输入电源电压瞬间对电网、高压级联变频器的冲击，提高了可靠性，延长了高压级联变频器的使用寿命。

Description

一种高压级联变频器的软启电路

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，特别涉及一种高压级联变频器的软启电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，变频器作为电力电子技术发展的产物，在国民经济的各个领域如冶金、石化、自来水、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用，特别是，高压级联变频器的应用日渐广泛。

现有高压级联变频器大多采用功率单元串联的拓扑结构，在电源输入侧配置移相变压器，将高压转化为低压。移相变压器通常具有多个副边绕组，为了抑制对电网的谐波，这些副边绕组常常采用曲折绕法，达到移相的效果，分别给各个串联的功率单元供电。

高压级联变频器在高压上电时，若采用直接冲击的方法，即直接闭合导通为其供电的主断路器，会对高压电网产生7至10倍于额定电流的浪涌冲击电流，影响电网的安全、稳定运行。同时，会对功率单元内的直流电容和整流器件产生很大的冲击电流，影响其使用寿命。

发明内容

针对现有技术中高压级联变频器在高压上电瞬间产生浪涌冲击电流对电网及内部功率单元冲击较大从而缩短使用寿命的缺陷，提供一种高压级联变频器的软启电路，可避免高压上电瞬间对电网、高压级联变频器的冲击，提高了可靠性，延长了高压级联变频器的使用寿命。

本实用新型是这样实现的：一种高压级联变频器的软启电路，包括：

高压级联变频器，所述高压级联变频器包括移相变压器和功率模块，所述移相变压器包括第一原边绕组以及分别与所述第一原边绕组电磁耦合的多个第一副边绕组和辅助绕组，多个所述第一副边绕组连接所述功率模块；

主断路器，所述主断路器连接在高压输入电源与所述第一原边绕组之间；

预充电模块，所述预充电模块连接在高压输入电源与所述辅助绕组之间，所述预充电模块用于将输入的高压输入电源电压转变为预充电电压，并对所述高压级联变频器进行预充电。

主控模块，所述主控模块的电源输入端连接低压输入电源，所述主控模块的控制信号输出端分别连接所述主断路器的控制信号输入端和所述预充电模块的控制信号输入端，所述主控模块用于发出控制信号控制所述主断路器和所述预充电模块的通断。

进一步地，所述主控模块的控制信号输入端连接所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组，所述主控模块先发出控制信号启动所述预充电模块，并监测所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组的电压，当所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组的电压达到预设的电压阈值时，所述主控模块发出控制信号闭合导通所述主断路器利用高压输入电源电压对所述高压级联变频器进行充电并断开所述预充电模块。

进一步地，所述主控模块包括时钟模块，所述主控模块先发出控制信号启动所述预充电模块，当所述预充电模块的导通时间达到预设时间时，所述主控模块发出控制信号闭合导通所述主断路器利用所述高压输入电源电压对所述高压级联变频器进行充电并断开所述预充电模块。

进一步地，所述功率模块包括多个功率单元组，所有所述功率单元组的一端短接在一起形成中性点，每个所述功率单元组包括多个串联的功率单元，所述功率单元与所述第一副边绕组一一对应连接。

进一步地，所述预充电模块包括高压熔丝、降压变压器、开关模块、限流模块，所述降压变压器包括第二原边绕组以及与所述第二原边绕组电磁耦合的第二副边绕组，所述高压熔丝连接在所述高压输入电源与所述第二原边绕组之间，所述第二副边绕组连接所述开关模块的第一端，所述开关模块的第二端通过所述限流模块连接所述辅助绕组，所述开关模块的控制信号输入端连接所述主控模块的控制信号输出端。

进一步地，所述主控模块的电源输入端与所述第二副边绕组连接，所述低压输入电源为从所述第二副边绕组输出的电压。

进一步地，所述限流模块为电阻。

进一步地，所述高压级联变频器为二象限高压级联变频器或四象限高压级联变频器。

本实用新型有益效果：本实用新型提供了一种高压级联变频器的软启电路，可避免高压上电瞬间对电网、高压级联变频器的冲击，提高了可靠性，延长了高压级联变频器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，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方式，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，还可以从这些附图获得其他的附图。

图1 是本实用新型一种高压级联变频器的软启电路第一实施例示意图；

图2 是本实用新型一种高压级联变频器的软启电路第二实施例示意图；

图3 是本实用新型一种高压级联变频器的软启电路第三实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

参考图1所示，所述高压级联变频器的软启电路包括高压级联变频器1、主断路器2，预充电模块3、主控模块4；所述高压级联变频器1包括移相变压器11和功率模块12，所述移相变压器11用于将高压交流输入信号转换为多路低压交流信号，所述功率模块12用于对所述多路低压交流信号进行变频，以得到多个高压交流输出信号。所述移相变压器11包括第一原边绕组111以及分别与所述第一原边绕组111电磁耦合的多个第一副边绕组112和辅助绕组113，多个所述第一副边绕组112连接所述功率模块12，功率模块12 可以进一步地还连接其他的负载（例如图1中示出的电动机M 等）。

所述主断路器2连接在高压输入电源与所述第一原边绕组111之间，当闭合导通所述主断路器2时，所述高压输入电源、所述主断路器2和所述第一原边绕组111构成回路，利用高压输入电源电压对所述高压级联变频器1进行供电。

所述预充电模块3连接在高压输入电源与所述辅助绕组113之间，所述预充电模块3用于将输入的高压输入电源电压转变为低压的预充电电压，移相变压器11 内部建立磁通，所述预充电电压使所述第一原边绕组111感应出原边电压，所述原边电压使所述第一副边绕组112感应出副边电压，所述第一副边绕组112利用所述副边电压对所述功率模块12 进行预充电。

所述主控模块4的电源输入端连接低压输入电源，所述主控模块4的控制信号输出端分别连接所述主断路器2的控制信号输入端和所述预充电模块3的控制信号输入端，所述主控模块4用于发出控制信号控制所述主断路器2和所述预充电模块3的通断。

本技术方案的有益效果：在上高压输入电源电压之前，所述主控模块4发出控制信号启动预充电装置3利用低压的预充电电压对高压级联变频器1进行预充电，以避免上高压电瞬间的巨大冲击对电网、高压级联变频器1造成破坏。而且预充电装置3直接将高压输入电源电压转换为低压的预充电电压对所述高压级联变频器1进行预充电，避免了必须使用现有的低压交流电带来的不便。

更佳实施例中，所述主控模块4的控制信号输入端连接所述第一原边绕组111，所述主控模块4发出控制信号先启动所述预充电模块3利用低压的预充电电压对高压级联变频器1进行预充电，并监测所述第一原边绕组111的电压，当所述第一原边绕组111的电压达到预设电压阈值时，闭合所述主断路器2利用高压输入电源电压对所述高压级联变频器1进行充电并断开所述预充电模块3。其中，所述预设电压阈值根据低压输入电源的电压值来设置。

参考图2所示，所述主控模块4的控制信号输入端连接任意一个所述第一副边绕组112，所述主控模块4发出控制信号先启动所述预充电模块3利用低压的预充电电压对高压级联变频器1进行预充电，并监测所述任意一个所述第一副边绕组112的电压，当任意一个所述第一副边绕组112的电压达到预设电压阈值时，闭合导通所述主断路器2后断开所述预充电模块3。其中，所述预设电压阈值根据低压输入电源的电压值来设置。

参考图3所示，所述主控模块4包括时钟模块41，所述主控模块4控制所述预充电模块3先启动利用低压的预充电电压对高压级联变频器1进行预充电，当所述预充电模块3的导通时间达到预设时间时，所述主控模块4发出控制信号闭合导通所述主断路器2利用所述高压输入电源电压对所述第一原边绕组111进行供电并断开所述预充电模块3。所述预设时间可根据多次试验得到。例如，较佳实施例中，所述预充电模块3导通5s钟便预充电完成，则预设时间定为5s。

较佳实施例中，所述功率模块12包括多个功率单元组121，所有所述功率单元组121的一端短接在一起形成中性点，每个所述功率单元组121包括多个串联的功率单元122，所述功率单元122与所述第一副边绕组112一一对应连接。本实施例中，所述功率单元122与所述第一副边绕组112的数量分别为9个，每个所述功率单元组121包括三个串联的功率单元122，所述功率单元组121的数量为3个。

较佳实施例中，所述预充电模块3包括高压熔丝31、降压变压器32、开关模块33、限流模块34，所述降压变压器32包括第二原边绕组321以及与所述第二原边绕组321电磁耦合的第二副边绕组322，所述高压熔丝31连接在所述高压输入电源与所述第二原边绕组321之间，所述第二副边绕组322连接所述开关模块33的第一端，所述开关模块33的第二端通过所述限流模块34连接所述辅助绕组113，所述开关模块33的控制信号输入端连接所述主控模块4的控制信号输出端，用于接收控制开关模块33闭合导通或关断的控制信号。当闭合导通开关模块33时，所述高压输入电源、所述高压熔丝31、降压变压器32、所述开关模块33、所述限流模块34和所述辅助绕组113构成电流回路。其中，所述高压熔丝31用于保护电子元件免受高压过载的损害，当过载时，高压熔丝31熔断；所述降压变压器32用于将所述高压输入电源电压降压；所述开关模块33用于控制所述预充电模块3的通/断，预充电时，所述开关模块33闭合导通，预充电完成后，所述开关模块33断开；所述限流模块34用于限制预充电电流大小。

较佳实施例中，所述主控模块4的电源输入端与所述第二副边绕组322连接，所述低压输入电源为从所述第二副边绕组322输出的电压。主控模块4从所述第二副边绕组322获取低压交流电避免了必须使用现有的低压交流电带来的不便。

较佳实施例中，所述限流模块34包括电阻。电阻的成本较低，使用低压电阻作为限流模块34的方案可以降低设备成本。

较佳实施例中，所述高压级联变频器1为二象限高压级联变频器或四象限高压级联变频器。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压级联变频器的软启电路，其特征在于，包括：

高压级联变频器，所述高压级联变频器包括移相变压器和功率模块，所述移相变压器包括第一原边绕组以及分别与所述第一原边绕组电磁耦合的多个第一副边绕组和辅助绕组，多个所述第一副边绕组连接所述功率模块；

主断路器，所述主断路器连接在高压输入电源与所述第一原边绕组之间；

预充电模块，所述预充电模块连接在高压输入电源与所述辅助绕组之间，所述预充电模块用于将输入的高压输入电源电压转变为预充电电压，并对所述高压级联变频器进行预充电；

主控模块，所述主控模块的电源输入端连接低压输入电源，所述主控模块的控制信号输出端分别连接所述主断路器的控制信号输入端和所述预充电模块的控制信号输入端，所述主控模块用于发出控制信号控制所述主断路器和所述预充电模块的通断。

2.根据权利要求1所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述主控模块的控制信号输入端连接所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组，所述主控模块先发出控制信号启动所述预充电模块，并监测所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组的电压，当所述第一原边绕组或者任意一个所述第一副边绕组的电压达到预设的电压阈值时，所述主控模块发出控制信号闭合导通所述主断路器利用高压输入电源电压对所述高压级联变频器进行充电并断开所述预充电模块。

3.根据权利要求1所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述主控模块包括时钟模块，所述主控模块先发出控制信号启动所述预充电模块，当所述预充电模块的导通时间达到预设时间时，所述主控模块发出控制信号闭合导通所述主断路器利用所述高压输入电源电压对所述高压级联变频器进行充电并断开所述预充电模块。

4.根据权利要求1所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述功率模块包括多个功率单元组，所有所述功率单元组的一端短接在一起形成中性点，每个所述功率单元组包括多个串联的功率单元，所述功率单元与所述第一副边绕组一一对应连接。

5.根据权利要求1—4任意一项所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述预充电模块包括高压熔丝、降压变压器、开关模块、限流模块，所述降压变压器包括第二原边绕组以及与所述第二原边绕组电磁耦合的第二副边绕组，所述高压熔丝连接在所述高压输入电源与所述第二原边绕组之间，所述第二副边绕组连接所述开关模块的第一端，所述开关模块的第二端通过所述限流模块连接所述辅助绕组，所述开关模块的控制信号输入端连接所述主控模块的控制信号输出端。

6.根据权利要求5所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述主控模块的电源输入端与所述第二副边绕组连接，所述低压输入电源为从所述第二副边绕组输出的电压。

7.根据权利要求5所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述限流模块为电阻。

8.根据权利要求1所述的高压级联变频器的软启电路，其特征在于，所述高压级联变频器为二象限高压级联变频器或四象限高压级联变频器。