專利名稱：具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓變頻器，特別是一種針對高壓變頻器在高 壓合閘或分閘時(shí)容易引起操作過電壓和電流沖擊等啟動(dòng)問題，專門設(shè)計(jì) 有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，屬于電力電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓變頻器是工業(yè)上對大功率電機(jī)進(jìn)行控制、調(diào)速的重要設(shè)備。現(xiàn)
有高壓變頻器的典型結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括有整流變壓器、整流與
逆變電路、控制系統(tǒng)。輸入的高壓交流電首先通過整流變壓器轉(zhuǎn)化為所 需電壓的直流電。該直流電通過整流與逆變電路生成所需頻率的交流電 并輸出?？刂葡到y(tǒng)則主要負(fù)責(zé)變頻器在整個(gè)工作過程中的控制管理。
這樣的高壓變頻器當(dāng)在高壓合閘和高壓分閘時(shí)，該整流變壓器瞬間 會(huì)產(chǎn)生很大的操作過電壓，變壓器副邊側(cè)所連接的功率模塊中電容充電, 也會(huì)造成沖擊電流過大。這樣的合閘沖擊電流很容易對變頻器中的部件
造成損壞。
為了減小這種合閘沖擊電流對變頻器所造成的影響，現(xiàn)有的解決辦 法之一是在整流變壓器的原邊側(cè)每相繞組上串聯(lián)有大阻值的限流電阻， 并且相應(yīng)設(shè)置有限流電阻旁路開關(guān)。變頻器平時(shí)工作時(shí)，該旁路開關(guān)閉 合，使限流電阻處于旁路狀態(tài)。當(dāng)變頻器需要分閘或合閘時(shí)，控制系統(tǒng) 首先控制該旁路開關(guān)斷開，使限流電阻投入電路中，對變頻器起到限流 保護(hù)的作用。直至變頻器工作穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)再控制旁路開關(guān)閉合， 使變頻器恢復(fù)正常工作狀態(tài)。這種方法雖然能夠解決合閘沖擊電流容易 對變頻器中的部件造成損壞的問題，但是由于整流變壓器本身工作電壓 較高，因此相應(yīng)串聯(lián)于其原邊側(cè)的限流電阻的制造成本也很高，并且其 設(shè)計(jì)占用的空間也較大。
鑒于在變頻器原邊側(cè)串聯(lián)限流電阻的解決方案所存在的問題，人們 還設(shè)計(jì)了另外一種減小合閘沖擊電流對變頻器所造成影響的解決辦法。 這種解決辦法是在整流變壓器的副邊側(cè)設(shè)計(jì)有輔助繞組，在每相輔助繞 組中串聯(lián)有電阻，并且該輔助繞組通過一個(gè)與原邊主電源同相位的輔助
3電源串聯(lián)。在變頻器啟動(dòng)前，先接通輔助繞組的電源,用串聯(lián)在電路中的 電阻分段切除的辦法為整流變壓器進(jìn)行軟勵(lì)磁，最后輔助繞組接通額定 電源，再同時(shí)接通變壓器高壓主電源。勵(lì)磁過程完成后，這時(shí)再切斷輔 助繞組電源，完成變頻器高壓合閘過程。高壓變頻器的高壓分閘過程也存 在類似的問題，在此就不再重復(fù)。
這種方法不僅能夠解決合閘沖擊電流容易對變頻器中的部件造成損 壞的問題，而且相比在整流變壓器原邊側(cè)串聯(lián)大限流電阻的方法，大大 節(jié)省了高壓變頻器的設(shè)計(jì)成本和占用空間。但是，這種方法還有其可進(jìn) 一步簡化之處。本專利即是在這種解決方案的基礎(chǔ)上，提出的進(jìn)一步簡 化方案。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種針對 高壓變頻器在高壓合閘或分閘時(shí)容易引起操作過電壓和電流沖擊等啟動(dòng) 問題，專門設(shè)計(jì)有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的
具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，包括有整流變壓器、整流與逆 變電路、控制系統(tǒng)，該整流變壓器和整流與逆變電路順序串聯(lián)，該控制 系統(tǒng)對整個(gè)高壓變頻器的工作過程進(jìn)行控制管理，其特征在于還設(shè)有 輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側(cè)開關(guān)；
所述輔助繞組至少有兩相繞組與所述整流變壓器的主繞組相對應(yīng)； 其中一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應(yīng) 副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組則直接與低壓電源 的相對應(yīng)副邊繞組相連接；所述低壓電源為一個(gè)變壓器，該低壓電源的 原邊側(cè)連接的電源與整流變壓器的原邊網(wǎng)側(cè)電源相位相同；所述變阻裝 置與控制系統(tǒng)相連，受控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)其阻值；所述繞組側(cè)開關(guān)串聯(lián) 在輔助繞組線路上，受控制系統(tǒng)控制其開關(guān)。
所述低壓電源的原邊側(cè)與所述整流變壓器的原邊網(wǎng)側(cè)電源直接相連。
所述變阻裝置由三個(gè)串聯(lián)的電阻構(gòu)成，每個(gè)電阻分別與一個(gè)旁路開 關(guān)并聯(lián)；所述旁路開關(guān)與所述控制系統(tǒng)相連，受控制系統(tǒng)控制。
所述整流變壓器為三相整流變壓器；所述輔助繞組有兩相繞組與 該整流變壓器的主繞組相對應(yīng)。
4本實(shí)用新型的有益效果是該具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器不 僅通過增加了輔助繞組和低壓電源等輔助電路，在變頻器合分閘前對 整流變壓器的鐵芯進(jìn)行預(yù)先勵(lì)磁，從而消除了高壓變頻器因沖擊電流 所造成的影響，還進(jìn)一步簡化了該輔助繞組所串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，降低了該 高壓變頻器的設(shè)計(jì)成本和占用空間。

圖1為具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為現(xiàn)有高壓變頻器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。 圖1是具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器的一個(gè)具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示 意圖，該實(shí)施例以常用的三相變頻器為例。如圖所示，具有輔助啟動(dòng) 電源的高壓變頻器除了包括有前述現(xiàn)有技術(shù)中的整流變壓器1、整流
與逆變電路3和控制系統(tǒng)2外，還設(shè)有輔助繞組4、低壓電源7、變阻裝 置6和繞組側(cè)開關(guān)8。
所述整流變壓器1和整流與逆變電路3仍然按現(xiàn)有技術(shù)方式順序串 聯(lián)?？刂葡到y(tǒng)2用以控制整個(gè)高壓變頻器在工作過程中的控制管理。所 述輔助繞組4至少有兩相繞組與整流變壓器1的主繞組相對應(yīng)，即該相 對應(yīng)輔助繞組與主繞組共用鐵芯。其中一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組通 過所述變阻裝置6與低壓電源7的對應(yīng)副邊繞組相連接。還有一相與主 繞組對應(yīng)的輔助繞組則直接與低壓電源7的相對應(yīng)副邊繞組相連接。所 述低壓電源7為一個(gè)變壓器。該低壓電源7的原邊側(cè)連接的電源與整流 變壓器1的原邊網(wǎng)側(cè)電源相位相同。所述變阻裝置6與控制系統(tǒng)2相連， 受控制系統(tǒng)2控制調(diào)節(jié)其阻值。所述繞組側(cè)開關(guān)8串聯(lián)在輔助繞組線路 上，受控制系統(tǒng)2控制其開關(guān)。
上述結(jié)構(gòu)的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器在變頻器合閘前，首先 由控制系統(tǒng)2控制變阻裝置6調(diào)節(jié)至較大電阻，并控制繞組側(cè)開關(guān)8閉 合。閉合后，所述低壓電源7將通過輔助繞組4對與輔助繞組4相對應(yīng) 的鐵芯進(jìn)行勵(lì)磁。在該勵(lì)磁過程中，由控制系統(tǒng)2控制變阻裝置6的電 阻逐漸減小，這樣可以防止輔助繞組4的瞬間沖擊電流對變頻器中各部 件造成損壞。當(dāng)該勵(lì)磁過程完成后，該控制系統(tǒng)2控制繞組側(cè)開關(guān)8斷
5開，并對高壓變頻器的主回路進(jìn)行合閘控制，完成整個(gè)合閘過程。
上述為高壓變頻器的合閘過程。而高壓變頻器的分閘過程是上述過
程的逆過程，在此就不再重復(fù)。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器相較于現(xiàn)有高
壓變頻器防止合閘沖擊電流的方案，其并不需要在輔助繞組的每相繞組
中都串聯(lián)有限流電阻，而只需其中兩相繞組與低壓電源相連，并且只需
要在其中一相繞組中串聯(lián)限流電阻即可。這主要是因?yàn)樵诘蛪弘娫磳υ?輔助繞組4施加額定電壓后，輔助繞組4中與低壓電源相連的兩個(gè)繞組 所對應(yīng)的鐵芯中通有額定交變磁通，而整流變壓器1中無通電輔助繞組 的鐵芯中無磁通存在。這時(shí)將變頻器主回路的三相原繞組合閘通電，有
輔助繞組的鐵芯中已存在額定交變磁通。由于低壓電源7的原邊側(cè)與整
流變壓器1的原邊側(cè)電源同相，因此該額定交變磁通的相位與原繞組接 通電網(wǎng)后產(chǎn)生的磁通同相。這樣，在這兩路磁路相關(guān)的閥側(cè)電路中就不 會(huì)產(chǎn)生激磁涌流。另外，無通電輔助繞組的鐵芯中無磁通存在，也就是 說該磁路中在合閘時(shí)不存在剩磁。由于激磁涌流的產(chǎn)生主要由于偏磁和 剩磁的存在而導(dǎo)致磁飽和所致，消除了剩磁的存在，只剩下合閘時(shí)間的 不可控性而引起的偏磁，最多達(dá)到額定磁通的兩倍。 一般認(rèn)為不會(huì)產(chǎn)生
過飽和，也就消除了產(chǎn)生激磁涌流的條件。而在低壓電源7將電壓施加 到輔助繞組4上的過程中，閥側(cè)工作繞組通過整流電路已將容性負(fù)載充 電完成，這樣也就消除了容性負(fù)載的電流沖擊。可見，該高壓變頻器通 過上述低壓電源及輔助繞組等輔助電路的設(shè)計(jì)，完全可以消除了高壓變 頻器在其合分閘時(shí)所產(chǎn)生的操作過電壓和電流沖擊對變頻器各器件造成
的影響。同時(shí)，由于簡化了該輔助繞組及其連接電路的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降 低了高壓變頻器的設(shè)計(jì)成本和占用空間。
應(yīng)當(dāng)指出的是，本專利所設(shè)計(jì)高壓變頻器中所述低壓電源及輔助繞 組等輔助電路完成消除變頻器合分閘時(shí)所產(chǎn)生的操作過電壓和電流沖擊 對變頻器各器件所造成的影響，就必須保證該低壓電源7的原邊側(cè)連接 的電源與整流變壓器1的原邊網(wǎng)側(cè)電源相位相同。為了保證這一點(diǎn)，最 好的方法是將該低壓電源7的原邊側(cè)與整流變壓器1的原邊網(wǎng)側(cè)電源直 接相連。
圖2為該高壓變頻器的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。該實(shí)施例相較于圖1 所示結(jié)構(gòu)，主要在于所述變阻裝置6具體由三個(gè)串聯(lián)的電阻Rl、 R2、R3構(gòu)成，每個(gè)電阻分別由旁路開關(guān)Jl、 J2、 J3控制其投入或旁路。所 述旁路開關(guān)J1、 J2、 J3與控制系統(tǒng)2相連，受控制系統(tǒng)2控制。該結(jié)構(gòu) 是實(shí)際應(yīng)用中，變阻裝置6—種較易實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)形式?？刂葡到y(tǒng)2可以 通過分別控制旁路開關(guān)Jl、 J2、 J3的開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)該相輔助繞組中 所串聯(lián)的電阻阻值。
應(yīng)當(dāng)指出的是上述圖1所示實(shí)施例僅是以典型的三相高壓變頻器為 例。在實(shí)際應(yīng)用中，無論對于幾相的高壓變頻器，只要依照上述結(jié)構(gòu)在 其整流變壓器的副邊側(cè)設(shè)置至少有兩相繞組與整流變壓器的主繞組相對 應(yīng)，其中一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的
對應(yīng)副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組則直接與低壓 電源的相對應(yīng)副邊繞組相連接，都可以完成消除由變頻器合分閘時(shí)所產(chǎn) 生的沖擊電流所造成的影響的工作。
綜上所述，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器是 在現(xiàn)有高壓變頻器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過增加了輔助繞組和低壓電源等 輔助電路，在變頻器合分閘前對整流變壓器的鐵芯進(jìn)行預(yù)先勵(lì)磁，從 而消除了高壓變頻器因沖擊電流所造成的影響，而且還進(jìn)一步簡化了 該輔助繞組所串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，降低了該高壓變頻器的設(shè)計(jì)成本和占用空 間。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在此設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，所做的任何顯而易 見的改造均應(yīng)視為在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，包括有整流變壓器、整流與逆變電路、控制系統(tǒng)，該整流變壓器和整流與逆變電路順序串聯(lián)，該控制系統(tǒng)對整個(gè)高壓變頻器的工作過程進(jìn)行控制管理，其特征在于還設(shè)有輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側(cè)開關(guān)；所述輔助繞組至少有兩相繞組與所述整流變壓器的主繞組相對應(yīng)；其中一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應(yīng)副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組則直接與低壓電源的相對應(yīng)副邊繞組相連接；所述低壓電源為一個(gè)變壓器，該低壓電源的原邊側(cè)連接的電源與整流變壓器的原邊網(wǎng)側(cè)電源相位相同；所述變阻裝置與控制系統(tǒng)相連，受控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)其阻值；所述繞組側(cè)開關(guān)串聯(lián)在輔助繞組線路上，受控制系統(tǒng)控制其開關(guān)。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，其特征 在于所述低壓電源的原邊側(cè)與所述整流變壓器的原邊網(wǎng)側(cè)電源直接相 連。
3、 如權(quán)利要求1所述的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，其特征在于所述變阻裝置由三個(gè)串聯(lián)的電阻構(gòu)成，每個(gè)電阻分別與一個(gè)旁路開關(guān)并聯(lián)；所述旁路開關(guān)與所述控制系統(tǒng)相連，受控制系統(tǒng)控制。
4、 如權(quán)利要求1所述的具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，其特征 在于所述整流變壓器為三相整流變壓器；所述輔助繞組有兩相繞組 與該整流變壓器的主繞組相對應(yīng)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有輔助啟動(dòng)電源的高壓變頻器，該高壓變頻器在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還設(shè)有輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側(cè)開關(guān)；所述輔助繞組至少有兩相繞組與所述整流變壓器的主繞組相對應(yīng)；其中一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應(yīng)副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應(yīng)的輔助繞組則直接與低壓電源的相對應(yīng)副邊繞組相連接；該低壓電源的原邊側(cè)連接的電源與整流變壓器的原邊網(wǎng)側(cè)電源相位相同。通過增加了輔助繞組和低壓電源等輔助電路，對整流變壓器的鐵芯進(jìn)行預(yù)先勵(lì)磁，從而消除了高壓變頻器因沖擊電流所造成的影響，并且簡化了該輔助繞組所串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，降低了該高壓變頻器的設(shè)計(jì)成本和占用空間。
文檔編號(hào)H02M7/30GK201435689SQ20092010948
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者王曉夫 申請人:北京利德華福電氣技術(shù)有限公司