專利名稱：一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電力傳輸中的變頻器領域，尤其是一種新型級聯(lián)型高壓變頻 器預充電電路
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高壓變頻器技術(shù)研究的深入，高壓變頻器日益廣 泛地被應用到風機、水泵、壓縮機等大功率機械設備的驅(qū)動系統(tǒng)中，特別是級聯(lián) 型高壓變頻器作為適合中國國情、性能優(yōu)異的變頻器，越來越受到青睞，顯示了 其方興未艾的前景。
此種高壓變頻器在每次開機運行時，和許多電壓型低壓變頻器一樣，需要先 建立直流母線電壓，由于級聯(lián)型高壓變頻器的每相電壓是由多個功率單元串聯(lián)輸 出構(gòu)成，而每個獨立單元也有許多電容，因此整個系統(tǒng)在上電時，對巨大的輸入 沖擊電流進行抑制是十分必要的，這時就迫切地需要一種預充電電路來減小沖擊 電流，使其對電網(wǎng)和本系統(tǒng)的沖擊降低到合理的范圍，從而提高系統(tǒng)的可靠度， 也減小對電網(wǎng)的干擾。
目前，普通級聯(lián)型高壓變頻器中對上電沖擊電流控制方法主要有二種
一種是由繼電器和功率電阻構(gòu)成的較傳統(tǒng)的預充電電路，如圖1所示，其缺 點是繼電器(高壓型)的體積較大、成本較高、機械觸點容易接觸不良以及動 作時產(chǎn)生較大噪音，也易發(fā)生由于限流電阻不能準確切除而引起火災的危險，如 圖1中所示，從而影響了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
另一種是利用輸入移相變壓器的固有漏感來抑制各功率單元的上電沖擊電 流，或在制造變壓器時適當調(diào)節(jié)移相變壓器的漏感來控制上電沖擊電流。但是， 這種類似于預充電的措施在實際應用中存在諸多的不足1、在實際制造時，高 壓大功率移相變壓器漏感很難精確計算和調(diào)節(jié)，這一方面造成了在實際應用時， 很難達到有效抑制沖擊電流的效果，另一方面也大大降低了產(chǎn)品的一致性和可靠 性；2、在進行變壓器的漏感測試時，需要大功率、高精度的測試設備，這將極 大地增加產(chǎn)品的制造成本；3、在實際應用時，增加變壓器漏感會增加變壓器運行時的溫升，降低系統(tǒng)效率和可靠性，增加用戶使用成本。所以這種利用移相變
壓器的漏感來抑制啟動電流的方法是有諸多弊端的。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，以解決傳 統(tǒng)級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路可靠性低，安全性差，成本較高等問題。 為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為
一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，包括有同電源三相線相連接的導 線，以及一個直流的母線電容，其特征在于還包括三相半控橋式整流電路，所 述三相半控橋式整流電路包括三個完全相同相互并聯(lián)連接的支路，所述每個支路 包括相互串聯(lián)的一個晶閘管和一個二極管，所述三個支路中的晶閘管共陰極、二 極管共陽極相互并聯(lián)連接，所述同電源三相線相連接的導線連接至晶閘管和二極 管之間；所述晶閘管兩端并聯(lián)有RC吸收電路，所述RC吸收電路包括一個電阻 和一個電容，所述電阻和電容相互串聯(lián)構(gòu)成RC吸收電路后再與晶閘管并聯(lián)，所 述RC吸收電路兩端還并聯(lián)有充電支路，所述充電支路包括一個電阻和一個二極 管，所述電阻和二極管相互串聯(lián)構(gòu)成充電支路后再與RC吸收電路并聯(lián)連接；所 述三相半控橋式整流電路兩端有導線引出，所述引出導線分別連接至所述母線電 容兩極，所述母線電容兩端還并聯(lián)有一個高頻電容，所述母線電容與三相半控橋 式整流電路之間的導線上還連接有一個平波電感，所述平波電感連接在所述晶閘 管的陰極和所述母線電容的正極之間的導線上。
所述的一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，其特征在于還包括有輸入 過壓吸收電路，所述輸入過壓吸收電路包括三個壓敏電阻，所述三個壓敏電阻采 用星型接法相互連接構(gòu)成輸入過壓吸收電路，所述輸入過壓吸收電路上有三根導 線引出，所述引出導線分別連接至所述同電源三相線相連接的導線上。
由于本實用新型是將級聯(lián)型高壓變頻器功率單元的輸入二極管整流橋改造 為三相半控橋式整流，通過一個預充電電路使功率單元直流母線被預充至額定電 壓值，從而避免了上電時母線電容因承受極高的di/dt值，使其提前失效；也避 免其整流二極管因承受超過其耐受能力的di/dt值而造成損壞，引起整個單元故 障而退出。本實用新型解決了級聯(lián)型高壓變頻器功率單元的輸入二極管整流橋和 母線電容，在上電時承受過高di/dt值的問題，從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時成本也較為低廉。

圖1為傳統(tǒng)級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路的電路圖。 圖2為本實用新型電路圖。
具體實施方式

一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，包括有同電源三相線相連接的導線 1，以及一個直流的母線電容2，還包括三相半控橋式整流電路3，所述三相半控 橋式整流電路3包括三個完全相同相互并聯(lián)連接的支路，所述每個支路包括相互 串聯(lián)的一個晶閘管4和一個二極管5，所述三個支路中的晶閘管4共陰極、二極 管5共陽極相互并聯(lián)連接，所述同電源三相線相連接的導線1連接至晶閘管4 和二極管5之間；所述晶閘管4兩端并聯(lián)有RC吸收電路6，所述RC吸收電路 6包括一個電阻7和一個電容8，所述電阻7和電容8相互串聯(lián)構(gòu)成RC吸收電 路6后再與晶閘管4并聯(lián)，所述RC吸收電路6兩端還并聯(lián)有充電支路9，所述 充電支路9包括一個電阻10和一個二極管11，所述電阻10和二極管11相互串 聯(lián)構(gòu)成充電支路9后再與RC吸收電路6并聯(lián)連接；所述三相半控橋式整流電路 3兩端有導線引出，所述引出導線分別連接至所述母線電容2兩極，所述母線電 容2兩端還并聯(lián)有一個高頻電容12，所述母線電容2與三相半控橋式整流電路3 之間的導線上還連接有一個平波電感13，所述平波電感13連接在所述晶閘管4 的陰極和所述母線電容2的正極之間的導線上；還包括有輸入過壓吸收電路14， 所述輸入過壓吸收電路14包括三個壓敏電阻15，所述三個壓敏電阻15采用星 型接法相互連接構(gòu)成輸入過壓吸收電路14，所述輸入過壓吸收電路14上有三根 導線引出，所述引出導線分別連接至所述同電源三相線相連接的導線1上。
本實用新型為了避免在系統(tǒng)上電時功率單元母線電容充電過大，引起太大的 di/dt，也避免二極管瞬間導通時承受超過其耐受能力的di/dt，引起二極管的損 壞，從而引起功率單元故障。在級聯(lián)型高壓變頻器中，將功率單元輸入部分由常 見的二極管整流橋(如圖1所示)改造成三相半控橋式整流電路并外加充電支路， 如圖2所示。根據(jù)圖2所示本所述預充電電路由一個三相半控橋式整流電路3、 三個充電支路9、 一個平波電感13和一個高頻電容12構(gòu)成，實現(xiàn)對功率單元中 的母線電容2充電；壓敏電阻15和三個RC吸收電路6實現(xiàn)對三相半控橋式整流電路3的過壓保護。所述三相半控橋式整流電路3由晶閘管4、 二極管5構(gòu)成; 充電支路9由充電電阻10、 二極管11構(gòu)成，其他二個支路參數(shù)均與此支路相同； 輸入過壓吸收電路14由三個壓敏電阻15構(gòu)成，按照星型聯(lián)結(jié)組成；RC吸收電 路6由電容8和電阻7串聯(lián)組成，其他二個支路參數(shù)均與此支路相同。在系統(tǒng)上 電工作時，先投入預充電支路，即二極管5和二極管11，此時工作在全橋整流 狀態(tài)，并通過電阻10分別對相應橋臂限流，且經(jīng)平波電感13對母線電容2充 電，平波電感13會抑制充電電流的di/dt值；高頻電容12會抑制母線電壓高次 諧波。當直流母線電壓被預充電到適當?shù)闹岛笥|發(fā)晶閘管4，再通過逐步調(diào)節(jié)晶 閘管4觸發(fā)角度使直流的母線電容2被沖到額定電壓值，最后置晶閘管4工作在 最大導通角狀態(tài)，即晶閘管4和二極管5工作在三相全橋整流狀態(tài)，此時充電支 路也只有極小電流流過，功率消耗極小，不會影響系統(tǒng)正常運行。在上電過程以 及正常運行中，壓敏電阻15以及RC吸收電路6可避免晶閘管4承受輸入操作 過電壓和雷擊過電壓，這樣，在功率單元投入強電時和正常運行中，二極管整流 橋和母線電容2均將不再承受較大的dv / dt值和di / dt值，使系統(tǒng)安全性和可 靠性大大增強。同時，本充電支路外形和功率均較小，可置于功率單元內(nèi)部的母 線排上，安裝空間無需特別配置。
權(quán)利要求1、一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，包括有同電源三相線相連接的導線，以及一個直流的母線電容，其特征在于還包括三相半控橋式整流電路，所述三相半控橋式整流電路包括三個完全相同相互并聯(lián)連接的支路，所述每個支路包括相互串聯(lián)的一個晶閘管和一個二極管，所述三個支路中的晶閘管共陰極、二極管共陽極相互并聯(lián)連接，所述同電源三相線相連接的導線連接至晶閘管和二極管之間；所述晶閘管兩端并聯(lián)有RC吸收電路，所述RC吸收電路包括一個電阻和一個電容，所述電阻和電容相互串聯(lián)構(gòu)成RC吸收電路后再與晶閘管并聯(lián)，所述RC吸收電路兩端還并聯(lián)有充電支路，所述充電支路包括一個電阻和一個二極管，所述電阻和二極管相互串聯(lián)構(gòu)成充電支路后再與RC吸收電路并聯(lián)連接；所述三相半控橋式整流電路兩端有導線引出，所述引出導線分別連接至所述母線電容兩極，所述母線電容兩端還并聯(lián)有一個高頻電容，所述母線電容與三相半控橋式整流電路之間的導線上還連接有一個平波電感，所述平波電感連接在所述晶閘管的陰極和所述母線電容的正極之間的導線上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，其特征在于還包括有輸入過壓吸收電路，所述輸入過壓吸收電路包括三個壓敏電阻，所 述三個壓敏電阻采用星型接法相互連接構(gòu)成輸入過壓吸收電路，所述輸入過 壓吸收電路上有三根導線引出，所述引出導線分別連接至所述同電源三相線 相連接的導線上。
專利摘要本實用新型涉及一種新型級聯(lián)型高壓變頻器預充電電路，包括有同電源三相線相連接的導線，以及一個直流的母線電容，還包括三相半控橋式整流電路，RC吸收電路，充電支路，高頻電容，平波電感。由于本實用新型是將級聯(lián)型高壓變頻器功率單元的輸入二極管整流橋改造為三相半控橋式整流，通過一個預充電電路使功率單元直流母線被預充至額定電壓值，從而避免了上電時母線電容因承受極高的di/dt值，使其提前失效；也避免其整流二極管因承受超過其耐受能力的di/dt值而造成損壞，引起整個單元故障而退出。本實用新型解決了級聯(lián)型高壓變頻器功率單元的輸入二極管整流橋和母線電容，在上電時承受過高di/dt值的問題，從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時成本也較為低廉。
文檔編號H02M5/44GK201388156SQ20092014323
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者唐韋韋, 俊 姚, 燕 杜, 楊向真, 楊春正, 蘇建徽, 謝富華, 靜 賀, 馬志保 申請人:安徽頤和新能源科技股份有限公司