工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓電機電源變換器的控制領域，具體是涉及一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路。
【背景技術】
[0002]工頻變壓器或者大功率高壓變頻器的輸入端移相變壓器，在上電合閘瞬間，由于變壓器磁場未建立，而大功率變壓器內阻一般非常小，在這種情況下，相當于變壓器短路，在電網上出現較大的激磁涌流。傳統方法是通過高壓真空斷路器等開關直接將電網與變壓器接通。
[0003]上述方案存在以下缺陷:
[0004](1)激磁涌流特別大。高壓真空斷路器合閘瞬間，在電網端出現持續振蕩、逐漸衰減的激磁涌流，激磁涌流幅度可達10倍變壓器的額定電流。
[0005](2)隨著變壓器容量的增加，變壓器的內阻隨之減小，在合閘上電時，激磁涌流的幅度、振蕩次數和時間都相應增加。
[0006](3)激磁涌流造成電源輸入端高壓開關柜跳閘，導致同一電網上的其他用電負載停運。
[0007](4)激磁涌流屬于諧波電流，帶來嚴重的電磁兼容干擾，造成同一電網其他用電負載工作不正常。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路，能夠有效減小變壓器上電瞬間的激磁涌流，增強電網的可靠性。
[0009]本實用新型提供一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路，用于將變壓器L接入電網Vg，該激磁涌流抑制電路包括主電路和控制電路，主電路的一端與電網Vg連接，另一端與變壓器L連接，其特征在于:所述主電路包括功率繞線電阻R、控制開關K1、電壓傳感器PT、電流傳感器CT，功率繞線電阻R的兩端并接到控制開關K1的主觸點上，功率繞線電阻R和控制開關K1共同構成變壓器L的外置可調阻抗；功率繞線電阻R的一端與電網連接，另一端與電壓傳感器PT連接，電壓傳感器PT通過電流傳感器CT與變壓器L連接；
[0010]所述控制電路包括模擬信號接收電路、模擬信號比較電路、邏輯電平轉換電路、時間繼電器J、開關量輸入輸出電路，電壓傳感器PT、電流傳感器CT均與模擬信號接收電路相連，模擬信號接收電路與模擬信號比較電路相連，模擬信號比較電路、時間繼電器J均與邏輯電平轉換電路相連，邏輯電平轉換電路與開關量輸入輸出電路相連，開關量輸入輸出電路通過電纜與控制開關K1相連。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述模擬信號接收電路包括第一運算放大器0P1、第二運算放大器0P2，電壓傳感器PT的輸出端通過電纜連接到第一運算放大器0P1的同相輸入端，第一運算放大器0P1接收電壓傳感器PT輸出的電壓信號V，第一運算放大器0P1輸出的電壓信號為VO ;電流傳感器CT的輸出端通過電纜連接到第二運算放大器0P2的同相輸入端，第二運算放大器0P2接收電流傳感器CT輸出的電流信號A，第二運算放大器0P2輸出的電流信號為A0。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述模擬信號比較電路包括電壓基準源、電流基準源、第一比較器CMP1和第二比較器CMP2，第一比較器CMP1的反相輸入端與電壓基準源相連，第一比較器CMP1的同相輸入端連接到第一運算放大器0P1的輸出端，CMP1接收0P1輸出的電壓信號V0，第一比較器CMP1輸出的電壓信號為VI ;第二比較器CMP2的反相輸入端與電流基準源相連，第二比較器CMP2的同相輸入端與第二運算放大器0P2的輸出端相連，CMP2接收0P2輸出的電流信號A0，CMP2輸出的電流信號為A1。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述電壓基準源的電平值是額定電壓*80 %。
[0014]在上述技術方案的基礎上，所述電流基準源的電平值是額定電流*80%。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述控制開關K1包括3個控制接口:反饋接口、分閘接口、合閘接口，每個接口連接2根電纜。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述開關量輸入輸出電路包括第一光親IN1、第二光親IN2、第三光耦IN3、中間繼電器0C，第一光耦IN1的輸入端連接到用戶的起動命令，輸出引腳信號為Start ;第二光耦IN2的輸入端連接到用戶的停止命令，輸出引腳信號為Stop，第三光耦IN3的輸入端連接到主電路中控制開關K1的反饋接口，輸出引腳信號為State ;中間繼電器0C由線包、第一觸點0U1、第二觸點0U2組成，線包的控制引腳連接到邏輯電平轉換電路，第一觸點0U1是常閉點，連接到主電路中控制開關K1的分閘接口，第二觸點0U2是常開點，連接到主電路中控制開關K1的合閘接口。
[0017]在上述技術方案的基礎上，所述邏輯電平轉換電路包括第一與門AND1、第二與門AND2、邏輯電路L0G，AND1和AND2是兩個邏輯門，功能是實現“邏輯與”，其中，AND1是“三輸入”與門，AND2是“雙輸入”與門；L0G是由三極管和二極管構成的邏輯電路；AND1的三個輸入端分別連接到CMP1的輸出端、CMP2的輸出端、時間繼電器J的輸出端，其信號分別為V1、A1和Tl，AND1輸出的信號為SI ；ADN2的兩個輸入端分別連接到AND1的輸出端、第二光耦IN2的輸出端，其信號分別為S1和S2，AND2輸出的信號為S3 ;邏輯電路LOG的輸入端包括State、Stop、Start，分別連接到第三光耦IN3的輸出端、第二光耦IN2的輸出端、第一光耦IN1的輸出端，LOG輸出的控制信號為0N/0FF。
[0018]在上述技術方案的基礎上，所述時間繼電器J包括線包控制引腳、延遲時間設置引腳、輸出端，線包控制引腳連接到LOG的輸出端，接收LOG輸出的控制信號0N/0FF，延遲時間設置引腳的輸入是用戶設置的延時時間，時間繼電器J的輸出端與第一與門AND1的輸入端連接，時間繼電器J輸出的信號為高電平T1。
[0019]在上述技術方案的基礎上，所述電纜采用單芯2.5mm2銅芯聚氯乙烯絕緣護套編織屏蔽控制電纜。
[0020]與現有技術相比，本實用新型的優點如下:
[0021](1)本實用新型將功率繞線電阻R作為外置阻抗，串聯到用戶的變壓器中，在變壓器合閘瞬間，作為變壓器的內阻；當沒有外置阻抗時，變壓器合閘瞬間，內部磁場未建立，激磁涌流約為:1m = Ue/Rdc, Im為激磁涌流，Ue為合閘電壓，Rdc為變壓器的直流阻抗；由于通常的變壓器直流阻抗遠小于其感抗，所以激磁涌流會達到10倍額定電流后才會振蕩衰減到額定值，采用功率繞線電阻作為外置阻抗后，激磁涌流約為:1m’ = Ue/(Rdc+R)，Im’為增加外置阻抗后的激磁涌流，功率繞線電阻R為外置電阻的阻抗，因此，從理論上，增加了外置阻抗后，可以減小激磁涌流，減小的程度與外置阻抗的大小有關。本實用新型應用在大功率高壓變頻器的變壓器上電過程，運用此電路給高壓大功率變壓器上電，能夠有效減小變壓器上電瞬間的激磁涌流，增強電網的可靠性。
[0022](2)當變壓器的容量越大，變壓器的直流阻抗越小，根據(1)中的理論，合閘時的激磁涌流幅度會越大，振蕩衰減到額定值的時間會更長。采用功率繞線電阻作為外置阻抗，配合延時合閘時間，利用時間繼電器，提供合適的延時時間，讓大容量的變壓器的激磁涌流能夠適時衰減到額定值。
[0023](3)本實用新型利用功率繞線電阻R，配合控制開關K1，作為外置阻抗，在變壓器上電時，投入外置阻抗；在變壓器激磁完成、激磁涌流降低到額定狀態后，功率繞線電阻R上的控制開關K1閉合，短接了功率繞線電阻R的兩端，電流不經過R，相當于切除外置阻抗，實現了變壓器內阻的調節，使得用戶的變壓器在上電過程中的激磁涌流大大降低，在上電后能夠正常帶負載運行。由于外置功率繞線電阻在上電過程中，與變壓器的直流阻抗串聯在一起，降低了激磁涌流，所以電源輸入端高壓開關柜不會由于過電流而跳閘，不會導致同一電網上的其他用電負載停運不能工作的事故。
[0024](4)由于激磁涌流是個振蕩衰減的電流，在振蕩衰減的過程中，會產生較強的EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁福射兼容)干擾問題，其電磁福射強度與激磁涌流的幅度、持續時間成正相關的關系；采用功率繞線電阻作為外置阻抗，在上電時降低激磁涌流，也就減小了 EMC。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型實施例中工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的結構示意圖。
[0026]圖2是本實用新型的一個實施例所提供的工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的實際應用場景。
[0027]圖中:R是功率繞線電阻，K1是并接在R上的控制開關，用于投入或切除R;PT是電壓傳感器，PT輸出的電壓信號是V ;CT是電流傳感器，CT輸出的電流信號是A ；0P1是第一運算放大器，0P2是第二運