CN205092766U - 适用于超大功率高压变压器的预充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于超大功率高压变压器的预充电系统，该系统包括三相整流变压器、三相交流电源及连接在三相整流变压器和三相交流电源之间的限流电路，限流电路包括依次串联的第一限流单元、第二限流单元和第一触点，第一限流单元包括三个第一限流电阻和一个第二触点，三个第一限流电阻与三相整流变压器的三相副边绕组一一对应连接，且三个第一限流电阻分别与第二触点并联；第二限流单元包括三个第二限流电阻和一个第三触点。通过控制第一触点、第二触点、第三触点的接通或断开，改变限流电路的电阻大小，流入三相整流变压器的交流电流的大小，使电流逐级上升，避免巨大的输入冲击电流对高压变频器和电网的影响，最大限度的降低了电路损耗。

Description

适用于超大功率高压变压器的预充电系统

技术领域

本实用新型涉及预充电技术领域，尤其是涉及一种涉及适用于超大功率高压变压器的预充电系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展和高压变频器技术研究的深入，高压变频器日益广泛地被应用到风机、水泵、压缩机等大功率机械设备的驱动系统中。其中，级联型高压变频器作为适合中国国情、性能优异的变频器，越来越受到青睐。

级联型高压变频器在每次开机运行时，和电压型低压变频器一样，需要先建立直流母线电压。由于级联型高压变频器的每相电压是由多个功率单元串联构成，而每个功率单元有许多电容，因此级联型高压变频器在上电时，需要对巨大的输入冲击电流进行抑制。

因此需要提供一种预充电电路来减小输入冲击电流，使其对电网和级联型高压变频器的冲击降低到合理的范围，从而提高级联型高压变频器的可靠度，也减小对电网的干扰。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型提供了一种适用于超大功率高压变压器的预充电系统，该预充电系统减小了巨大的输入冲击电流对电网和级联型高压变频器的冲击影响，提高了级联型高压变频器的可靠性。

该预充电系统包括：三相整流变压器、三相交流电源及连接在所述三相整流变压器和所述三相交流电源之间的限流电路，其中：

所述限流电路包括依次串联的第一限流单元、第二限流单元和第一触点，所述第一触点为第一交流接触器上的常开触点；

所述第一限流单元包括三个第一限流电阻和一个第二触点，三个所述第一限流电阻与所述三相整流变压器的三相副边绕组一一对应连接，且三个所述第一限流电阻分别与所述第二触点并联，所述第二触点为第二交流接触器上的常开触点；

所述第二限流单元包括三个第二限流电阻和一个第三触点，三个所述第二限流电阻与所述第一限流单元中的三个所述第一限流电阻一一对应连接，且三个所述第二限流电阻分别与所述第三触点并联，所述第三触点为第三交流接触器上的常开触点。

可选的，所述限流电路还包括过流保护单元，所述过流保护单元串联在所述第一限流单元和所述三相整流变压器之间；其中：

所述过流保护单元包括三个过流保护电阻，三个所述过流保护电阻与三个所述第一限流电阻一一对应连接。

可选的，所述限流电路还包括断路器，所述断路器设置在所述第一触点和所述三相交流电源之间。

可选的，所述限流电路还包括：

电流传感器，用于检测流入三相整流变压器的电流大小；

控制单元，连接至所述电流传感器，用于根据所述电流传感器检测到的电流变化控制所述第一触点、所述第二触点和/或所述第三触点的接通或断开。

可选的，所述控制单元包括与所述电流传感器连接的模拟量输入模块、与所述模拟量输入模块连接的开关量输出模块、及控制电路，其中：

所述控制电路包括：

控制电路电源；

与所述控制电路电源连接的第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路并联设置，其中：

所述第一支路包括串联的第一线圈、常闭开关及第四触点，所述常闭开关的两端与第一触点并联，所述第一线圈为所述第一交流接触器的线圈，所述第四触点为第一中间继电器的常开触点；

所述第二支路包括串联的第二线圈和第五触点，所述第二线圈为所述第二交流接触器的线圈，所述第五触点为第二中间继电器的常开触点；

所述第三支路包括串联的第三线圈和第六触点，所述第三线圈为所述第三交流接触器的线圈，所述第六触点为第三中间继电器的常开触点；

所述第一中间继电器的线圈、所述第二中间继电器的线圈、所述第三中间继电器的线圈与所述开关量输出模块的三个输出端一一对应连接。

本实用新型提供的预充电系统主要包括：三相整流变压器、限流电路、三相交流电源，其中限流电路主要包括限流电阻、交流接触器的触点，因此结构简单、体积小、成本低。通过控制第一触点、第二触点、第三触点的接通或断开，改变限流电路的电阻大小，进而流入三相整流变压器的交流电流的大小，使电流逐级上升，避免了巨大的输入冲击电流对高压变频器和电网的影响，最大限度的降低了电路损耗。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征信息和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了本实用新型适用于超大功率高压变压器的预充电系统一实施例的电路结构图；

图2示出了本实用新型中一种控制电路的电路结构图；

图3示出了本实用新型中开关量输出模块与第一中间继电器的线圈、第二中间继电器的线圈、第三中间继电器的线圈的连接示意图；

图4示出了本实用新型中模拟量输入模块与电流传感器的连接示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型提供一种适用于超大功率高压变压器的预充电系统，如图1所示，该系统包括三相整流变压器1、三相交流电源及连接在所述三相整流变压器和所述三相交流电源之间的限流电路，其中：

所述限流电路包括依次串联的第一限流单元、第二限流单元和第一触点，所述第一触点为第一交流接触器上的常开触点；

所述第一限流单元包括三个第一限流电阻和一个第二触点，三个所述第一限流电阻与所述三相整流变压器的三相副边绕组3一一对应连接，且三个所述第一限流电阻分别与所述第二触点并联，所述第二触点为第二交流接触器上的常开触点；

所述第二限流单元包括三个第二限流电阻和一个第三触点，三个所述第二限流电阻与所述第一限流单元中的三个所述第一限流电阻一一对应连接，且三个所述第二限流电阻分别与所述第三触点并联，所述第三触点为第三交流接触器上的常开触点。

其中，本实用新型中提及的超大功率高压变频器指的是功率在6000KVA以上的高压变频器。其中，三相整流变压器包括三相原边绕组2和三相副边绕组3，三相原边绕组用于与高压变频器连接，而三相副边绕组通过限流电路与三相交流电源连接。

其中，三相交流电源可以采用380V的电源，在条件允许的情况下，尽量选择与高压变频器接入的高压电源相位相同的低压电源。

可见，如图1所示，第一限流单元包括第一限流电阻R1、R4、R7及第二触点KM5，第二限流单元包括第二限流电阻R2、R5、R8及第三触点KM6，第一限流单元、第二限流单元、第一触点KM4串联。与三相整流变压器的每一相副边绕组均连接一个第一限流电阻、一个第二限流电阻，具体为第一相副边绕组连接第一限流电阻R1、第二限流电阻R2，第二相副边绕组连接第一限流电阻R4、第二限流电阻R5，第三相副边绕组连接第一限流电阻R7、第二限流电阻R8，第一限流电阻R1、R4、R7与第二触点KM5并联，第二限流电阻R2、R5、R8与第三触点KM6并联。

本实用新型提供的预充电系统主要包括：三相整流变压器、限流电路、三相交流电源，其中限流电路主要包括限流电阻、交流接触器的触点，因此结构简单、体积小、成本低。

通过控制第一触点、第二触点、第三触点的接通或断开，改变限流电路的电阻大小，进而流入三相整流变压器的交流电流的大小。例如，当第一触点接通、第二触点断开、第三触点断开时，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为第一限流电阻和第二限流电阻之和。例如，当第一触点接通、第二触点接通、第三触点断开时，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为第二限流电阻的大小。本实用新型采用控制触点的状态对三相整流变压器进行励磁的预充电方式，使电流逐级上升，避免了巨大的输入冲击电流对高压变频器和电网的影响，最大限度的降低了电路损耗。

可选的，所述限流电路还可包括过流保护单元，所述过流保护单元串联在所述第一限流单元和所述三相整流变压器之间；其中：

所述过流保护单元包括三个过流保护电阻，三个所述过流保护电阻与三个所述第一限流电阻一一对应连接。

如图1所示，三个过流保护电阻分别为R3、R6、R9。

当流经过流保护单元的电流超过一定大小值，过流保护单元则会断开电路，从而起到保护电路的作用。这里，设置三个过流保护电阻，对即将流入每一相副边绕组的电流进行控制。

同时，过流保护电阻还起到限流的作用，例如，当第一触点、第二触点、第三触点由于某种情况可能处于全部接通状态时，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为过流保护电阻的大小，而不是0，因此保证了限流电路的限流作用。

可选的，所述限流电路还可包括断路器，所述断路器设置在所述第一触点和所述三相交流电源之间。

当未处于预充电状态时，可以利用断路器保证限流电路与三相交流电源的断开，只有当断路器闭合时，才可能进入预充电状态，保证了工作的可靠性。

如图1所示，断路器为QM7。

可选的，所述限流电路还可包括：

电流传感器，用于检测流入三相整流变压器的电流大小；

控制单元，连接至所述电流传感器，用于根据所述电流传感器检测到的电流变化控制所述第一触点、所述第二触点和/或所述第三触点的接通或断开。

根据电流传感器检测到的电流大小，控制单元控制三个触点的动作。根据流入三相整流变压器的电流的实际情况，控制限流电阻中实际电阻的大小，使得预充电过程更加平稳、可靠。

如图1所示，电流传感器为TAA、TAB、TAC，可从电流传感器TAA、TAB、TAC的输出端OUT获知检测到的电流大小。

可选的，如图2、3、4所示，所述控制单元可包括与所述电流传感器连接的模拟量输入模块AIM1、与所述模拟量输入模块连接的开关量输出模块DOM2、及控制电路，其中：

所述控制电路包括：

控制电路电源；

与所述控制电路电源连接的第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路并联设置，其中：

所述第一支路包括串联的第一线圈、常闭开关KA23及第四触点，所述常闭开关KA23的两端与第一触点并联，所述第一线圈为所述第一交流接触器KM4的线圈，所述第四触点为第一中间继电器KA61的常开触点，第一触点为第一交流接触器KM4的常开触点；

所述第二支路包括串联的第二线圈和第五触点，所述第二线圈为所述第二交流接触器KM5的线圈，所述第五触点为第二中间继电器KA62的常开触点；

所述第三支路包括串联的第三线圈和第六触点，所述第三线圈为所述第三交流接触器KM6的线圈，所述第六触点为第三中间继电器KA63的常开触点；

所述第一中间继电器KA61的线圈、所述第二中间继电器KA62的线圈、所述第三中间继电器KA63的线圈与所述开关量输出模块DOM2的三个输出端0、1、2一一对应连接。

其中，控制电路电源可采用AC220V。

其中，所述常闭开关KA23的两端与第一触点并联，形成自锁电路，提高控制电路的稳定性。

其中，模拟量输入模块AIM1用于将电流传感器检测到的电流模拟量信号转化为当前线路上电流的真实值，用电流的稳定性判断以后的动作。

其中，开关量输出模块DOM2根据模拟量输入模块AIM1所转化得到的电流真实值判断其输出端0、1、2中哪个或哪些为相应中间继电器的线圈上电。例如，输出端0为输出端OUT，则第一中间继电器的线圈上电，进而第一中间继电器KA61的常开触点即第四触点接通，第一交流接触器KM4的线圈上电，第一触点闭合，即第一交流接触器KM4合闸。

下面以图1提供的一种预充电系统对预充电过程进行说明：

当高压变频器在准备高压上电之前，断路器QM7、第一触点、第二触点、第三触点是断开的。

当高压变频器准备上电时，闭合断路器QM7。

当上电时：

首先，开关量输出模块通过输出端为第一中间继电器的线圈上电，由于第一中间继电器的线圈上电，因此第一中间继电器的常开触点即第四触点接通，进而第一支路导通，第一交流接触器的线圈即第一线圈上电，第一交流接触器的常开触点即第一触点接通，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为第一限流电阻、第二限流电阻和过流保护电阻之和，此时每一相线上的电阻是最大的，通过的电流最小。

然后，电流传感器检测到的每一相线上的电流大小达到稳定时，开关量输出模块同时为第二中间继电器的线圈上电，由于第二中间继电器的线圈上电，因此第二中间继电器的常开触点即第五触点接通，进而第二支路也导通，第二交流接触器的线圈即第二线圈上电，第二交流接触器的常开触点即第二触点接通，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为第二限流电阻和过流保护电阻之和，由于每一相线上的电阻变小，电流变大。

还有，当电流传感器检测到的每一相线上的电流大小再次达到稳定时，开关量输出模块同时为第三中间继电器的线圈上电，由于第三中间继电器的线圈上电，因此第三中间继电器的常开触点即第六触点接通，进而第三支路也导通，第三交流接触器的线圈即第三线圈上电，第三交流接触器的常开触点即第三触点接通，每一相副边绕组和三相交流电源中相同相位的交流电源之间的电阻为过流保护电阻之和，由于每一相线上的电阻再次变小，电流再次变大。

最后，当电流传感器检测到的每一相线上的电流大小达到稳定且高压变频器中的功率单元的直流电压达到一定值时，预充电成功。但是当高压变频器中的功率单元的直流电压未达到一定值，说明预充电失败。

本实用新型中限流电路接在三相整流变压器的副边绕组，通过线路上检测电流使三相整流变压器的副边绕组对高压变频器的功率单元进行预充电，提高了充电电阻的使用寿命，最大限度降低了电路损耗，降低了系统成本，降低了上电过程对电网和功率单元的冲击。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于超大功率高压变压器的预充电系统，其特征在于，包括三相整流变压器、三相交流电源及连接在所述三相整流变压器和所述三相交流电源之间的限流电路，其中：

所述限流电路包括依次串联的第一限流单元、第二限流单元和第一触点，所述第一触点为第一交流接触器上的常开触点；

所述第一限流单元包括三个第一限流电阻和一个第二触点，三个所述第一限流电阻与所述三相整流变压器的三相副边绕组一一对应连接，且三个所述第一限流电阻分别与所述第二触点并联，所述第二触点为第二交流接触器上的常开触点；

所述第二限流单元包括三个第二限流电阻和一个第三触点，三个所述第二限流电阻与所述第一限流单元中的三个所述第一限流电阻一一对应连接，且三个所述第二限流电阻分别与所述第三触点并联，所述第三触点为第三交流接触器上的常开触点。

2.根据权利要求1所述的预充电系统，其特征在于，所述限流电路还包括过流保护单元，所述过流保护单元串联在所述第一限流单元和所述三相整流变压器之间；其中：

所述过流保护单元包括三个过流保护电阻，三个所述过流保护电阻与三个所述第一限流电阻一一对应连接。

3.根据权利要求1所述的预充电系统，其特征在于，所述限流电路还包括断路器，所述断路器设置在所述第一触点和所述三相交流电源之间。

4.根据权利要求1所述的预充电系统，其特征在于，所述限流电路还包括：

电流传感器，用于检测流入三相整流变压器的电流大小；

控制单元，连接至所述电流传感器，用于根据所述电流传感器检测到的电流变化控制所述第一触点、所述第二触点和/或所述第三触点的接通或断开。

5.根据权利要求4所述的预充电系统，其特征在于，所述控制单元包括与所述电流传感器连接的模拟量输入模块、与所述模拟量输入模块连接的开关量输出模块、及控制电路，其中：

所述控制电路包括：

控制电路电源；

与所述控制电路电源连接的第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路并联设置，其中：

所述第一支路包括串联的第一线圈、常闭开关及第四触点，所述常闭开关的两端与第一触点并联，所述第一线圈为所述第一交流接触器的线圈，所述第四触点为第一中间继电器的常开触点；

所述第二支路包括串联的第二线圈和第五触点，所述第二线圈为所述第二交流接触器的线圈，所述第五触点为第二中间继电器的常开触点；

所述第三支路包括串联的第三线圈和第六触点，所述第三线圈为所述第三交流接触器的线圈，所述第六触点为第三中间继电器的常开触点；

所述第一中间继电器的线圈、所述第二中间继电器的线圈、所述第三中间继电器的线圈与所述开关量输出模块的三个输出端一一对应连接。