[发明专利]一种利用变流器进行软励磁的高压变频器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压变频器，特别是一种针对高压变频器在高压合闸或分闸时容易引起操作过电压和电流冲击等启动问题，通过变流器对铁芯进行软励磁的高压变频器，同时还涉及该高压变频器进行分合闸动作的控制方法，属于电力电子设备技术领域。 

背景技术

高压变频器是工业上对大功率电机进行控制、调速的重要设备。现有高压变频器的典型结构如图2所示，主要包括有整流变压器、整流与逆变电路、控制系统。输入的高压交流电首先通过整流变压器转化为所需电压的直流电。该直流电通过整流与逆变电路生成所需频率的交流电并输出。控制系统则主要负责变频器在整个工作过程中的控制管理。 

这样的高压变频器当在高压合闸和高压分闸时，该整流变压器瞬间会产生很大的操作过电压，变压器副边侧所连接的功率模块中电容充电，也会造成冲击电流过大。这样的合闸冲击电流很容易对变频器中的部件造成损坏。 

为了减小这种合闸冲击电流对变频器所造成的影响，现有的解决办法之一是在整流变压器的原边侧每相绕组上串联有大阻值的限流电阻，并且相应设置有限流电阻旁路开关。变频器平时工作时，该旁路开关闭合，使限流电阻处于旁路状态。当变频器需要分闸或合闸时，控制系统首先控制该旁路开关断开，使限流电阻投入电路中，对变频器起到限流保护的作用。直至变频器工作稳定后，控制系统再控制旁路开关闭合，使变频器恢复正常工作状态。这种方法虽然能够解决合闸冲击电流容易对变频器中的部件造成损坏的问题，但是由于整流变压器本身工作电压较高，因此相应串联于其原边侧的限流电阻的制造成本也很高，并且其设计占用的空间也较大。 

鉴于在变频器原边侧串联限流电阻的解决方案所存在的问题，人们还设计了另外一种减小合闸冲击电流对变频器所造成影响的解决办法。这种解决办法是在整流变压器的副边侧设计有辅助绕组，在每相辅助绕 组中串联有电阻，并且该辅助绕组通过一个与原边主电源同相位的辅助电源串联。在变频器启动前，先接通辅助绕组的电源，用串联在电路中的电阻分段切除的办法为整流变压器进行软励磁，最后辅助绕组接通额定电源，再同时接通变压器高压主电源。励磁过程完成后，这时再切断辅助绕组电源，完成变频器高压合闸过程。高压变频器的高压分闸过程也存在类似的问题，在此就不再重复。 

这种方法不仅能够解决合闸冲击电流容易对变频器中的部件造成损坏的问题，而且相比在整流变压器原边侧串联大限流电阻的方法，大大节省了高压变频器的设计成本和占用空间。但是，这种方法的问题在于一方面其所设置的辅助绕组每相绕组都需要串联有限流电阻，这样的结构还有待进一步的简化，另一方面该解决方法要求为辅助绕组供电的电源必须与整流变压器原边网侧的电源相位相同，然而并不是所有的发电厂都具有这样的供电条件，这造成了该解决方法的应用限制。 

鉴于以上问题，本发明设计了一种利用变流器进行软励磁的高压变频器在上述解决方法的基础上，可以不受辅助绕组电源相位的限制，同时还可以进一步简化辅助绕组的相关连接电路。 

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种针对高压变频器在高压合闸或分闸时容易引起操作过电压和电流冲击等启动问题，通过变流器对铁芯进行软励磁的高压变频器，使得其辅助绕组电源不再受相位的限制，同时还进一步简化了辅助绕组的相关连接电路。 

本发明的目的还在于提供该高压变频器在进行分合闸动作时的控制方法。 

本发明的主要目的是通过下述技术方案予以实现的： 

一种利用变流器进行软励磁的高压变频器，包括有整流变压器、整流与逆变电路、控制系统，该整流变压器和整流与逆变电路顺序串联，该控制系统对整个高压变频器的工作过程进行控制管理，其特征在于：还设有辅助绕组、低压电源、变流器和绕组侧开关； 

所述辅助绕组的各相绕组分别与所述整流变压器的主绕组相对应；所述辅助绕组的各相绕组通过变流器与所述低压电源相连；所述变流器与控制系统相连，受控制系统控制其输出的电流；所述绕组侧开关串联在辅助绕组线路上，受控制系统控制其开关。 

所述整流变压器为三相整流变压器。 

所述低压电源为一个变压器，将接入电源变压为较低电压。 

所述低压电源直接接入三相交流电、单相交流电或直流电。 

一种利用变流器进行软励磁的高压变频器的控制方法，基于权利要求1所述的高压变频器实现，其特征在于：包括如下步骤： 

(1)控制系统检测整流变压器原边网侧电源的相位信息；