專利名稱：一種變頻器預(yù)充電控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)充電控制裝置及其方法，尤其是涉及一種對(duì)變頻器預(yù)充電電路 進(jìn)行控制的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和變頻器技術(shù)研究的深入，變頻器日益廣泛地被應(yīng)用到 風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等大功率機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。但是變頻器在每次開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，需要 先建立直流母線電壓。因此整個(gè)系統(tǒng)在上電時(shí)，對(duì)巨大的輸入沖擊電流進(jìn)行抑制是十分必 要的，這時(shí)就迫切需要一種合適的預(yù)充電電路來(lái)減小沖擊電流，即di/dt電流的變化率。使 其對(duì)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(duì)電網(wǎng)的干 擾。目前，市面上的變頻器在整流電路后邊設(shè)置了預(yù)充電電路，這樣做的好處是變頻 器啟動(dòng)時(shí)可以減少輸入沖擊電流。預(yù)充電電路的經(jīng)典設(shè)計(jì)方法一般是在整流電路后接一個(gè) 或者多個(gè)充電電阻，當(dāng)直流環(huán)節(jié)電容充電完畢后，再將充電電阻短路掉，上電完成。但這種 預(yù)充電電路存在充電電阻易燒損、接觸器體積較大、成本較高等缺點(diǎn)。預(yù)充電電路是變頻器的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，完成的主要功能是當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，先對(duì)直 流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能電容進(jìn)行預(yù)充電，這樣做的好處是由于電容初始狀態(tài)相當(dāng)于短路，就會(huì)使儲(chǔ) 能電容在上電瞬間通過(guò)很大的電流，電容的壽命會(huì)大受影響，且會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。目前，變頻器所采用的預(yù)充電電路一般是在整流電路后跨接充電電阻的模式完成 預(yù)充電。預(yù)充電電路基本模式如下圖1所示，預(yù)充電電路包括三相不控整流橋21、充電電阻 22、接觸器23和直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容M。即當(dāng)三相交流電源剛接通時(shí)，接觸器23處于斷開(kāi) 狀態(tài)，此時(shí)三相交流電源通過(guò)充電電阻22，并經(jīng)由二極管組成的三相不控整流橋21整流， 給直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容M充電。當(dāng)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，接觸器23吸合并把充電電阻22短 路，此時(shí)變頻器可以開(kāi)始工作。該方案目前應(yīng)用比較廣泛，但是缺點(diǎn)也比較明顯
(1)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是接觸器、充電電阻等元件成本高、體積大，制約了變頻器的 生產(chǎn)成本和體積；
(2)充電電阻易損壞，且損壞后會(huì)造成變頻器不啟動(dòng)；
(3)接觸器在頻繁啟動(dòng)的工作場(chǎng)合，壽命不僅會(huì)大大縮減，而且會(huì)影響變頻器正常工
作；
(4)由于充電電阻已經(jīng)固定，因此電容的充電電流不可調(diào)整。在現(xiàn)有技術(shù)中主要存在以下三篇文獻(xiàn)
現(xiàn)有技術(shù)1為由安徽頤和新能源科技股份有限公司于2009年3月5日申請(qǐng)，2010年1 月20日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN201388156的中國(guó)實(shí)用新型專利，具體公開(kāi)了一種新型級(jí)聯(lián)型高 壓變頻器預(yù)充電電路，包括有同電源三相線相連接的導(dǎo)線，以及一個(gè)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。由于對(duì)比文件1是將級(jí)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(guò)一個(gè)預(yù) 充電電路使功率單元直流母線被預(yù)充至額定電壓值，從而避免了上電時(shí)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(guò)其耐受能力的di/dt值而造 成損壞，引起整個(gè)單元故障而退出?，F(xiàn)有技術(shù)2為由上海新時(shí)達(dá)電氣有限公司于2006年12月13日申請(qǐng)，2007年8月 8日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN101013855A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，具體公開(kāi)了一種變頻器的預(yù)充電 電路，包括電解電容、充電電阻、繼電器、第一整流橋、三相380V輸入；還包括一個(gè)電源接 口 ；所述電源接口的二端分別通過(guò)第一熱敏電阻或者第一鋁殼電阻器、第二熱敏電阻或者 第二鋁殼電阻器與第二整流橋的交流端相連；第二整流橋的直流端分別通過(guò)第一二極管和 第二二極管與電解電容二端相連。現(xiàn)有技術(shù)3為由上海新時(shí)達(dá)電氣有限公司，上海新格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司于 2009年2月13日申請(qǐng)，2010年1月20日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN201388162的中國(guó)實(shí)用新型專 利，具體公開(kāi)了一種變頻器的預(yù)充電控制電路，由可控硅組成的整流橋上通入三相交流電 壓時(shí)，由于可控硅觸發(fā)控制模塊還沒(méi)有足夠的工作電源，整流橋上的可控硅處于未觸發(fā)狀 態(tài)，此時(shí)，系統(tǒng)將通過(guò)預(yù)充電模塊給電解電容充電，當(dāng)充電至一定電壓后，可控硅觸發(fā)控制 模塊開(kāi)始有了工作電源并開(kāi)始工作；可控硅觸發(fā)控制模塊開(kāi)始工作后，就持續(xù)不斷地采樣 三相交流輸入電壓，并與預(yù)定的參考值進(jìn)行比較，當(dāng)采樣值大于預(yù)定參考值時(shí)，將輸出開(kāi)通 觸發(fā)信號(hào)給可控硅，實(shí)現(xiàn)三相整流輸出，此后，電流幾乎不再流經(jīng)預(yù)充電電路，從而實(shí)現(xiàn)變 頻器的預(yù)充電控制功能。上述現(xiàn)有技術(shù)1、2、3僅通過(guò)優(yōu)化整流環(huán)節(jié)主電路設(shè)計(jì)完成預(yù)充電電路設(shè)計(jì)，均存
在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變頻器預(yù)充電控制裝置及其方法，該裝置和方法使變頻 器的電路更加精簡(jiǎn)，降低了產(chǎn)品的成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了故障點(diǎn)，同時(shí)安全性 和可靠性也大大增強(qiáng)。本發(fā)明具體提供了一種變頻器預(yù)充電控制裝置的具體實(shí)施方式
，包括三相可控 整流橋、儲(chǔ)能電容、電壓傳感器、三相整流控制裝置和同步變壓器，三相可控整流橋交流側(cè) 與三相交流電源相連，將輸入三相交流電經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)變成直流電，儲(chǔ)能電容與三相可控整 流橋直流側(cè)相連，對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，電壓傳感器連接在儲(chǔ)能電容的兩端，同步變壓器連 接在三相交流側(cè)，三相整流控制裝置分別與三相可控整流橋、同步變壓器、電壓傳感器相 連，電壓傳感器檢測(cè)儲(chǔ)能電容兩端的電壓，三相整流控制裝置通過(guò)檢測(cè)電壓傳感器的電壓， 結(jié)合同步變壓器上的三相交流同步信號(hào)，產(chǎn)生三相可控整流橋的觸發(fā)脈沖信號(hào)。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，三相整流控制裝置包 括處理器模塊、直流電壓轉(zhuǎn)換模塊、同步信號(hào)處理模塊和脈沖形成模塊，直流電壓轉(zhuǎn)換模塊 與電壓傳感器相連，將電壓傳感器傳送的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊讀取的電壓信號(hào)；同 步變壓器與處理器模塊相連，將三相交流電源同步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊識(shí)別的同步過(guò)零 方波信號(hào)；脈沖形成模塊與處理器模塊相連，將處理器模塊形成的觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可驅(qū) 動(dòng)三相可控整流橋的脈沖列。
5
作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，同步變壓器包括第一 同步變壓器和第二同步變壓器，第一同步變壓器和第二同步變壓器分別連接在三相交流側(cè) 的UV相和VW相。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，三相可控整流橋?yàn)槿?相半控整流橋或三相全控整流橋。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，三相整流控制裝置檢 測(cè)三相交流側(cè)UV相和VW相的同步信號(hào)，確定三相整流半控橋控制模式，根據(jù)同步信號(hào)計(jì)算 晶閘管的開(kāi)放角和開(kāi)放角變化速率，并形成晶閘管觸發(fā)脈沖列，開(kāi)放三相可控整流橋中的
晶閘管。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，三相整流控制裝置通 過(guò)控制三相可控整流橋中晶間管的開(kāi)放角來(lái)限制直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容的充電電流變化速率 di/dt。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，電壓傳感器檢測(cè)到儲(chǔ) 能電容充電完成，三相可控整流橋中的晶閘管觸發(fā)角維持為0度，晶閘管按二極管模式工 作，變頻器進(jìn)入正常工作模式。本發(fā)明還提供了一種變頻器預(yù)充電控制方法的具體實(shí)施方式
，一種對(duì)變頻器預(yù)充 電裝置進(jìn)行控制的方法，包括以下步驟
S10:當(dāng)變頻器三相交流電源接通時(shí)，三相整流控制裝置根據(jù)系統(tǒng)指示進(jìn)入充電模式狀
態(tài)；
511三相整流控制裝置檢測(cè)到三相交流電源UV相和VW相的同步信號(hào)后，開(kāi)放三相可 控整流橋中相應(yīng)的晶閘管，使晶閘管的觸發(fā)從120度逐漸減少到0度；
512當(dāng)直流環(huán)節(jié)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，三相可控整流橋中晶閘管的觸發(fā)角維持為0 度，晶閘管按二極管工作，變頻器進(jìn)入正常工作模式。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制方法進(jìn)一步的實(shí)施方式，變頻器預(yù)充電控制方 法還包括以下步驟
5110直流電壓轉(zhuǎn)換模塊將電壓傳感器傳送的電壓信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成處理器模塊讀取 的電壓采樣信號(hào)；
5111同步信號(hào)處理模塊通過(guò)第一同步變壓器和第二同步變壓器將三相交流電源的同 步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊識(shí)別的同步過(guò)零方波信號(hào)；
S112:三相整流控制裝置確定三相可控整流橋的控制模式，根據(jù)同步信號(hào)計(jì)算晶閘管 開(kāi)放角和晶閘管開(kāi)放角變化速率，形成晶閘管觸發(fā)脈沖列；
S113 脈沖驅(qū)動(dòng)模塊將處理器模塊形成的晶間管觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可驅(qū)動(dòng)晶間管的脈 沖列。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制方法進(jìn)一步的實(shí)施方式，通過(guò)控制所述三相可 控整流橋晶閘管的開(kāi)放角來(lái)控制直流側(cè)儲(chǔ)能電容的充電電流，進(jìn)而限制儲(chǔ)能電容兩端的 di/dt。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置及其方法的具體實(shí)施方式
，具有以下 技術(shù)效果
(1)變頻器省去了接觸器和充電電阻，降低了產(chǎn)品成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了故障點(diǎn)；
(2)直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容的充電電流不再承受較大的di/dt，使系統(tǒng)安全性和可靠性大大 增強(qiáng)；
(3 )針對(duì)具體變頻器的應(yīng)用，其充電速率可通過(guò)程序進(jìn)行優(yōu)化。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)變頻器預(yù)充電電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明變頻器預(yù)充電控制裝置一種具體實(shí)施方式
的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明變頻器預(yù)充電控制裝置一種具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本發(fā)明變頻器預(yù)充電控制方法一種具體實(shí)施方式
的程序流程示意圖。其中21-三相不控整流橋，22-充電電阻，23-接觸器，24-直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容， 11-三相可控整流橋，12-儲(chǔ)能電容，13-電壓傳感器，14-三相整流控制裝置，15-第一同步 變壓器，16-第二同步變壓器，17-處理器模塊，18-直流電壓轉(zhuǎn)換模塊，19-同步信號(hào)處理模 塊，20-脈沖形成模塊。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合相應(yīng)的附圖將本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制裝置及其方法的具體實(shí)施 方式介紹如下
如圖2所示的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，包括三相可控整流橋11、儲(chǔ)能電容12、電 壓傳感器13、三相整流控制裝置14和同步變壓器，三相可控整流橋11交流側(cè)與三相交流 電源相連，將輸入三相交流電經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)變成直流電，儲(chǔ)能電容12與三相可控整流橋11直 流側(cè)相連，對(duì)儲(chǔ)能電容12進(jìn)行充電，電壓傳感器13連接在儲(chǔ)能電容12的兩端，同步變壓器 連接在三相交流側(cè)，三相整流控制裝置14分別與三相可控整流橋11、同步變壓器、電壓傳 感器13相連，電壓傳感器13檢測(cè)儲(chǔ)能電容12兩端的電壓，三相整流控制裝置14通過(guò)檢測(cè) 電壓傳感器13的電壓，結(jié)合同步變壓器上的三相交流同步信號(hào)，產(chǎn)生三相可控整流橋11的 觸發(fā)脈沖信號(hào)。其中，同步變壓器包括第一同步變壓器15和第二同步變壓器16，第一同步 變壓器15和第二同步變壓器16分別連接在三相交流側(cè)的UV相和VW相。三相可控整流橋 11在具體實(shí)施方式
當(dāng)中采用了三相半控整流橋，也可以采用三相全控整流橋。如圖3所示，三相整流控制裝置14進(jìn)一步包括處理器模塊17、直流電壓轉(zhuǎn)換模塊 18、同步信號(hào)處理模塊19和脈沖形成模塊20，直流電壓轉(zhuǎn)換模塊18與電壓傳感器13相連， 將電壓傳感器13傳送的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊17讀取的電壓信號(hào)；同步變壓器與處
7理器模塊17相連，將三相交流電源同步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊17識(shí)別的同步過(guò)零方波信 號(hào)；脈沖形成模塊20與處理器模塊17相連，將處理器模塊17形成的觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可 驅(qū)動(dòng)三相可控整流橋11的脈沖列。三相整流控制裝置14檢測(cè)三相交流側(cè)UV相和VW相的 同步信號(hào)，確定三相整流半控橋控制模式，根據(jù)同步信號(hào)計(jì)算晶閘管的開(kāi)放角和開(kāi)放角變 化速率，并形成晶閘管觸發(fā)脈沖列，開(kāi)放三相可控整流橋11中的晶閘管。三相整流控制裝置14進(jìn)一步通過(guò)控制三相可控整流橋11中晶閘管的開(kāi)放角來(lái)限 制直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能電容12的充電電流變化速率di/dt。當(dāng)電壓傳感器13檢測(cè)到儲(chǔ)能電容 12充電完成時(shí)，三相可控整流橋11中的晶閘管觸發(fā)角維持為0度，晶閘管按二極管模式工 作，變頻器進(jìn)入正常工作模式。其中，三相可控整流橋11中的功率開(kāi)關(guān)器件晶閘管也可以 采用其他類似的功率開(kāi)關(guān)器件。本發(fā)明具體實(shí)施方式
所描述的變頻器預(yù)充電控制裝置在變頻器整流環(huán)節(jié)采用三 相半控整流橋代替現(xiàn)有技術(shù)采用的三相不控整流橋，這樣可通過(guò)控制晶間管的開(kāi)放角來(lái)限 制儲(chǔ)能電容的充電電流。由于三相半控整流橋11需要被控制和驅(qū)動(dòng)，因此需新增一個(gè)三相 整流控制裝置14，該控制裝置需要完成三相交流電源同步信號(hào)的檢測(cè)、晶間管脈沖形成、晶 閘管脈沖形成、直流電壓傳感器電壓信號(hào)檢測(cè)等功能。在三相交流側(cè)新增兩個(gè)同步變壓器 為三相整流控制裝置提供控制用的同步信號(hào)。在直流環(huán)節(jié)增加一個(gè)電壓傳感器13用于直 流電壓檢測(cè)。作為本發(fā)明一種變頻器預(yù)充電控制方法的具體實(shí)施方式
，如圖4所示，變頻器預(yù) 充電上電步驟如下
510當(dāng)變頻器三相交流電源剛接通時(shí)，三相整流控制裝置14根據(jù)系統(tǒng)指示進(jìn)入充電 模式狀態(tài)；
511三相整流控制裝置檢測(cè)14到三相交流電源UV間、VW間的同步信號(hào)后，開(kāi)放三相 半控整流橋11中相應(yīng)的晶閘管，使晶閘管的觸發(fā)從120度逐漸減少到0度；
512當(dāng)直流環(huán)節(jié)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，三相半控整流橋11中的晶閘管觸發(fā)角維持為0 度，晶閘管按二極管工作，變頻器進(jìn)入正常工作模式，可啟動(dòng)后部逆變環(huán)節(jié)投入工作。三相整流控制裝置是完成變頻器預(yù)充電功能的核心控制裝置，其主要控制步驟包 括
5110直流電壓轉(zhuǎn)換模塊18將電壓傳感器13傳送的電壓信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成處理器模 塊17讀取的電壓采樣信號(hào)；
5111同步信號(hào)處理模塊19通過(guò)第一同步變壓器15和第二同步變壓器16將三相交流 電源的同步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊17識(shí)別的同步過(guò)零方波信號(hào)；
5112三相整流控制裝置14確定三相可控整流橋11的控制模式，根據(jù)同步信號(hào)計(jì)算晶 閘管開(kāi)放角和晶閘管開(kāi)放角變化速率，形成晶閘管觸發(fā)脈沖列；
5113脈沖驅(qū)動(dòng)模塊20將處理器模塊17形成的晶間管觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可驅(qū)動(dòng)晶閘 管的脈沖列。通過(guò)控制三相可控整流橋11晶閘管的開(kāi)放角可以控制直流側(cè)儲(chǔ)能電容12的充電 電流，進(jìn)而限制儲(chǔ)能電容12兩端的di/dt。三相整流控制裝置14可通過(guò)程序設(shè)定儲(chǔ)能電容 充電速率，靈活性非常高、通用型強(qiáng)。本發(fā)明具體實(shí)施方式
所描述的變頻器預(yù)充電控制裝置 及其方法使現(xiàn)有變頻器省去了接觸器和充電電阻，降低了產(chǎn)品成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
8減少了故障點(diǎn)。使直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容的充電電流不再承受較大的di/dt，系統(tǒng)安全性和可靠 性大大增強(qiáng)。同時(shí)，針對(duì)具體變頻器的應(yīng)用，其充電速率可通過(guò)程序進(jìn)行優(yōu)化。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同 替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于，包括三相可控整流橋(11)、儲(chǔ)能電容 (12)、電壓傳感器(13)、三相整流控制裝置(14)和同步變壓器，三相可控整流橋(11)交流 側(cè)與三相交流電源相連，將輸入三相交流電經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)變成直流電，儲(chǔ)能電容(12)與三相 可控整流橋(11)直流側(cè)相連，對(duì)儲(chǔ)能電容(12)進(jìn)行充電，電壓傳感器(13)連接在儲(chǔ)能電容 (12)的兩端，同步變壓器連接在三相交流側(cè)，三相整流控制裝置(14)分別與三相可控整流 橋(11)、同步變壓器、電壓傳感器(13)相連，電壓傳感器(13)檢測(cè)儲(chǔ)能電容(12)兩端的電 壓，三相整流控制裝置(14)通過(guò)檢測(cè)電壓傳感器(13)的電壓，結(jié)合同步變壓器上的三相交 流同步信號(hào)，產(chǎn)生三相可控整流橋(11)的觸發(fā)脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于所述的三相整流 控制裝置(14)包括處理器模塊(17)、直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(18)、同步信號(hào)處理模塊(19)和脈 沖形成模塊(20)，直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(18)與電壓傳感器(13)相連，將電壓傳感器(13)傳 送的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊(17)讀取的電壓信號(hào)；同步變壓器與處理器模塊(17)相 連，將三相交流電源同步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊(17)識(shí)別的同步過(guò)零方波信號(hào)；脈沖形成 模塊(20)與處理器模塊(17)相連，將處理器模塊(17)形成的觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可驅(qū)動(dòng)三 相可控整流橋(11)的脈沖列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于所述的同步 變壓器包括第一同步變壓器(15)和第二同步變壓器(16)，第一同步變壓器(15)和第二同 步變壓器(16)分別連接在三相交流側(cè)的UV相和VW相。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于所述的三相可控 整流橋(11)為三相半控整流橋或三相全控整流橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于所述的三相整流 控制裝置(14)檢測(cè)三相交流側(cè)UV相和VW相的同步信號(hào)，確定三相整流半控橋控制模式， 根據(jù)同步信號(hào)計(jì)算晶閘管的開(kāi)放角和開(kāi)放角變化速率，并形成晶閘管觸發(fā)脈沖列，開(kāi)放三 相可控整流橋(11)中的晶閘管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在于所述的三相整流 控制裝置(14)通過(guò)控制三相可控整流橋(11)中晶間管的開(kāi)放角來(lái)限制直流環(huán)節(jié)儲(chǔ)能電容 (12)的充電電流變化速率di/dt。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6中任一權(quán)利要求所述的一種變頻器預(yù)充電控制裝置，其特征在 于電壓傳感器(13)檢測(cè)到儲(chǔ)能電容(12)充電完成，三相可控整流橋(11)中的晶閘管觸發(fā) 角維持為0度，晶閘管按二極管模式工作，變頻器進(jìn)入正常工作模式。
8.一種對(duì)權(quán)利要求1或2所述的變頻器預(yù)充電控制裝置進(jìn)行控制的方法，其特征在于， 包括以下步驟510當(dāng)變頻器三相交流電源接通時(shí)，三相整流控制裝置(14)根據(jù)系統(tǒng)指示進(jìn)入充電 模式狀態(tài)；511三相整流控制裝置(14)檢測(cè)到三相交流電源UV相和VW相的同步信號(hào)后，開(kāi)放三 相可控整流橋(11)中相應(yīng)的晶閘管，使晶閘管的觸發(fā)從120度逐漸減少到0度；512當(dāng)直流環(huán)節(jié)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，三相可控整流橋(11)中晶閘管的觸發(fā)角維持 為0度，晶閘管按二極管工作，變頻器進(jìn)入正常工作模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種變頻器預(yù)充電控制方法，其特征在于所述的變頻器預(yù)充電控制方法包括以下步驟5110直流電壓轉(zhuǎn)換模塊(18)將電壓傳感器(13)傳送的電壓信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成處理 器模塊(17)讀取的電壓采樣信號(hào)；5111同步信號(hào)處理模塊(19)通過(guò)第一同步變壓器(15)和第二同步變壓器(16)將三 相交流電源的同步信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器模塊(17)識(shí)別的同步過(guò)零方波信號(hào)；Sl 12 三相整流控制裝置(14)確定三相可控整流橋(11)的控制模式，根據(jù)同步信號(hào)計(jì) 算晶閘管開(kāi)放角和晶閘管開(kāi)放角變化速率，形成晶閘管觸發(fā)脈沖列；S113 脈沖驅(qū)動(dòng)模塊(20)將處理器模塊(17)形成的晶間管觸發(fā)脈沖列轉(zhuǎn)換成可驅(qū)動(dòng) 晶閘管的脈沖列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種變頻器預(yù)充電控制方法，其特征在于通過(guò)控制所述三 相可控整流橋(11)晶閘管的開(kāi)放角來(lái)控制直流側(cè)儲(chǔ)能電容(12)的充電電流，進(jìn)而限制儲(chǔ) 能電容(12)兩端的di/dt。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種變頻器預(yù)充電控制裝置及其方法，包括三相可控整流橋、儲(chǔ)能電容、電壓傳感器、三相整流控制裝置和同步變壓器，三相可控整流橋交流側(cè)與三相交流電源相連，將輸入三相交流電經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)變成直流電，儲(chǔ)能電容與三相可控整流橋直流側(cè)相連，對(duì)儲(chǔ)能電容充電，電壓傳感器連接在儲(chǔ)能電容兩端，同步變壓器連接在三相交流側(cè)，三相整流控制裝置分別與三相可控整流橋、同步變壓器、電壓傳感器相連，電壓傳感器檢測(cè)儲(chǔ)能電容兩端電壓，三相整流控制裝置通過(guò)檢測(cè)電壓傳感器的電壓，結(jié)合三相交流同步信號(hào)，產(chǎn)生三相可控整流橋觸發(fā)脈沖信號(hào)。該裝置和方法降低了產(chǎn)品成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了故障點(diǎn)，安全性和可靠性也大大增強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02M7/219GK102130616SQ20111007527
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者劉海濤, 楊林, 王婷, 蔡杰 申請(qǐng)人:株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司