專利名稱：具有輔助啟動電源的高壓變頻器的制作方法
技術領域：
本實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 壓合閘或分閘時容易引起操作過電壓和電流沖擊等啟動問題，專門設計 有輔助啟動電源的高壓變頻器，屬于電力電子設備技術領域。
背景技術：
高壓變頻器是工業上對大功率電機進行控制、調速的重要設備。現
有高壓變頻器的典型結構如圖3所示，主要包括有整流變壓器、整流與
逆變電路、控制系統。輸入的高壓交流電首先通過整流變壓器轉化為所 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。控制系統則主要負責變頻器在整個工作過程中的控制管理。
這樣的高壓變頻器當在高壓合閘和高壓分閘時，該整流變壓器瞬間 會產生很大的操作過電壓，變壓器副邊側所連接的功率模塊中電容充電, 也會造成沖擊電流過大。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，現有的解決辦 法之一是在整流變壓器的原邊側每相繞組上串聯有大阻值的限流電阻， 并且相應設置有限流電阻旁路開關。變頻器平時工作時，該旁路開關閉 合，使限流電阻處于旁路狀態。當變頻器需要分閘或合閘時，控制系統 首先控制該旁路開關斷開，使限流電阻投入電路中，對變頻器起到限流 保護的作用。直至變頻器工作穩定后，控制系統再控制旁路開關閉合， 使變頻器恢復正常工作狀態。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，因此相應串聯于其原邊側的限流電阻的制造成本也很高，并且其 設計占用的空間也較大。
鑒于在變頻器原邊側串聯限流電阻的解決方案所存在的問題，人們 還設計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設計有輔助繞組，在每相輔助繞 組中串聯有電阻，并且該輔助繞組通過一個與原邊主電源同相位的輔助
3電源串聯。在變頻器啟動前，先接通輔助繞組的電源,用串聯在電路中的 電阻分段切除的辦法為整流變壓器進行軟勵磁，最后輔助繞組接通額定 電源，再同時接通變壓器高壓主電源。勵磁過程完成后，這時再切斷輔 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。
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串聯大限流電阻的方法，大大 節省了高壓變頻器的設計成本和占用空間。但是，這種方法還有其可進 一步簡化之處。本專利即是在這種解決方案的基礎上，提出的進一步簡 化方案。 發明內容
本實用新型的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種針對 高壓變頻器在高壓合閘或分閘時容易引起操作過電壓和電流沖擊等啟動 問題，專門設計有輔助啟動電源的高壓變頻器。
本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的
具有輔助啟動電源的高壓變頻器，包括有整流變壓器、整流與逆 變電路、控制系統，該整流變壓器和整流與逆變電路順序串聯，該控制 系統對整個高壓變頻器的工作過程進行控制管理，其特征在于還設有 輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側開關；
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； 其中一相與主繞組對應的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應 副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應的輔助繞組則直接與低壓電源 的相對應副邊繞組相連接；所述低壓電源為一個變壓器，該低壓電源的 原邊側連接的電源與整流變壓器的原邊網側電源相位相同；所述變阻裝 置與控制系統相連，受控制系統控制調節其阻值；所述繞組側開關串聯 在輔助繞組線路上，受控制系統控制其開關。
所述低壓電源的原邊側與所述整流變壓器的原邊網側電源直接相連。
所述變阻裝置由三個串聯的電阻構成，每個電阻分別與一個旁路開 關并聯；所述旁路開關與所述控制系統相連，受控制系統控制。
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。
4本實用新型的有益效果是該具有輔助啟動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行預先勵磁，從而消除了高壓變頻器因沖擊電流 所造成的影響，還進一步簡化了該輔助繞組所串聯的結構，降低了該 高壓變頻器的設計成本和占用空間。
圖1為具有輔助啟動電源的高壓變頻器結構示意圖； 圖2為具有輔助啟動電源的高壓變頻器具體實施例結構示意圖； 圖3為現有高壓變頻器結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。 圖1是具有輔助啟動電源的高壓變頻器的一個具體實施例結構示 意圖，該實施例以常用的三相變頻器為例。如圖所示，具有輔助啟動 電源的高壓變頻器除了包括有前述現有技術中的整流變壓器1、整流
與逆變電路3和控制系統2外，還設有輔助繞組4、低壓電源7、變阻裝 置6和繞組側開關8。
所述整流變壓器1和整流與逆變電路3仍然按現有技術方式順序串 聯。控制系統2用以控制整個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，即該相 對應輔助繞組與主繞組共用鐵芯。其中一相與主繞組對應的輔助繞組通 過所述變阻裝置6與低壓電源7的對應副邊繞組相連接。還有一相與主 繞組對應的輔助繞組則直接與低壓電源7的相對應副邊繞組相連接。所 述低壓電源7為一個變壓器。該低壓電源7的原邊側連接的電源與整流 變壓器1的原邊網側電源相位相同。所述變阻裝置6與控制系統2相連， 受控制系統2控制調節其阻值。所述繞組側開關8串聯在輔助繞組線路 上，受控制系統2控制其開關。
上述結構的具有輔助啟動電源的高壓變頻器在變頻器合閘前，首先 由控制系統2控制變阻裝置6調節至較大電阻，并控制繞組側開關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 的鐵芯進行勵磁。在該勵磁過程中，由控制系統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。當該勵磁過程完成后，該控制系統2控制繞組側開關8斷
5開，并對高壓變頻器的主回路進行合閘控制，完成整個合閘過程。
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。
本實用新型所設計的具有輔助啟動電源的高壓變頻器相較于現有高
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限流電阻即可。這主要是因為在低壓電源對該 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繞組 所對應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的原邊側與整
流變壓器1的原邊側電源同相，因此該額定交變磁通的相位與原繞組接 通電網后產生的磁通同相。這樣，在這兩路磁路相關的閥側電路中就不 會產生激磁涌流。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不存在剩磁。由于激磁涌流的產生主要由于偏磁和 剩磁的存在而導致磁飽和所致，消除了剩磁的存在，只剩下合閘時間的 不可控性而引起的偏磁，最多達到額定磁通的兩倍。 一般認為不會產生
過飽和，也就消除了產生激磁涌流的條件。而在低壓電源7將電壓施加 到輔助繞組4上的過程中，閥側工作繞組通過整流電路已將容性負載充 電完成，這樣也就消除了容性負載的電流沖擊。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計，完全可以消除了高壓變 頻器在其合分閘時所產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，由于簡化了該輔助繞組及其連接電路的結構，進一步降 低了高壓變頻器的設計成本和占用空間。
應當指出的是，本專利所設計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所產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的原邊側連接 的電源與整流變壓器1的原邊網側電源相位相同。為了保證這一點，最 好的方法是將該低壓電源7的原邊側與整流變壓器1的原邊網側電源直 接相連。
圖2為該高壓變頻器的一具體實施例結構圖。該實施例相較于圖1 所示結構，主要在于所述變阻裝置6具體由三個串聯的電阻Rl、 R2、R3構成，每個電阻分別由旁路開關Jl、 J2、 J3控制其投入或旁路。所 述旁路開關J1、 J2、 J3與控制系統2相連，受控制系統2控制。該結構 是實際應用中，變阻裝置6—種較易實現的實現形式。控制系統2可以 通過分別控制旁路開關Jl、 J2、 J3的開關，來實現調節該相輔助繞組中 所串聯的電阻阻值。
應當指出的是上述圖1所示實施例僅是以典型的三相高壓變頻器為 例。在實際應用中，無論對于幾相的高壓變頻器，只要依照上述結構在 其整流變壓器的副邊側設置至少有兩相繞組與整流變壓器的主繞組相對 應，其中一相與主繞組對應的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的
對應副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應的輔助繞組則直接與低壓 電源的相對應副邊繞組相連接，都可以完成消除由變頻器合分閘時所產 生的沖擊電流所造成的影響的工作。
綜上所述，本實用新型所設計的具有輔助啟動電源的高壓變頻器是 在現有高壓變頻器結構的基礎上，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行預先勵磁，從 而消除了高壓變頻器因沖擊電流所造成的影響，而且還進一步簡化了 該輔助繞組所串聯的結構，降低了該高壓變頻器的設計成本和占用空 間。本領域一般技術人員在此設計原理的基礎上，所做的任何顯而易 見的改造均應視為在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、具有輔助啟動電源的高壓變頻器，包括有整流變壓器、整流與逆變電路、控制系統，該整流變壓器和整流與逆變電路順序串聯，該控制系統對整個高壓變頻器的工作過程進行控制管理，其特征在于還設有輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側開關；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；其中一相與主繞組對應的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應的輔助繞組則直接與低壓電源的相對應副邊繞組相連接；所述低壓電源為一個變壓器，該低壓電源的原邊側連接的電源與整流變壓器的原邊網側電源相位相同；所述變阻裝置與控制系統相連，受控制系統控制調節其阻值；所述繞組側開關串聯在輔助繞組線路上，受控制系統控制其開關。
2、 如權利要求1所述的具有輔助啟動電源的高壓變頻器，其特征 在于所述低壓電源的原邊側與所述整流變壓器的原邊網側電源直接相 連。
3、 如權利要求1所述的具有輔助啟動電源的高壓變頻器，其特征在于所述變阻裝置由三個串聯的電阻構成，每個電阻分別與一個旁路開關并聯；所述旁路開關與所述控制系統相連，受控制系統控制。
4、 如權利要求1所述的具有輔助啟動電源的高壓變頻器，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。
專利摘要本實用新型提供了一種具有輔助啟動電源的高壓變頻器，該高壓變頻器在現有結構的基礎上，還設有輔助繞組、低壓電源、變阻裝置和繞組側開關；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；其中一相與主繞組對應的輔助繞組通過所述變阻裝置與低壓電源的對應副邊繞組相連接，還有一相與主繞組對應的輔助繞組則直接與低壓電源的相對應副邊繞組相連接；該低壓電源的原邊側連接的電源與整流變壓器的原邊網側電源相位相同。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行預先勵磁，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的結構，降低了該高壓變頻器的設計成本和占用空間。
文檔編號H02M7/30GK201435689SQ20092010948
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者王曉夫 申請人:北京利德華福電氣技術有限公司