[发明专利]一种中高压大容量变流器软启动系统及方法

说明书

本发明提供一种中高压大容量变流器软启动系统及方法，变流器的主回路包括由输入端至输出端依次连接的中高压电源、进线断路器QF、主变压器T1、变流器网侧功率单元G1、变流器直流侧电容；软启动系统包括由输入端至输出端依次连接的低压电源、进线接触器KM1、限流电阻R、辅助变压器T2、整流桥ZL1，还包括旁路接触器KM2，旁路接触器KM2并联在限流电阻R的两端；整流桥ZL1的输出端连接至变流器直流侧电容的两端DC+和DC‑；控制器输入端接收进线断路器QF前后的电压信号，输出端控制变流器网侧功率单元G1的触发逆变。能够减小上电时对中高压大容量变流器系统本身和中高压电源的冲击和影响，同时缩小软启动回路电路规模，降低成本。

技术领域

本发明涉及中高压大容量变流器领域，特别涉及一种中高压大容量变流器软启动系统及方法。

背景技术

中高压大容量变流器是对大功率电机进行控制、驱动、调速的重要设备。随着国家在节能减排方面投入力度的加大，中高压大容量变流器在军工、电力、冶金、石油化工、供水、水泥以及采矿等行业市场需求越来越大，其应用场合越来越关键，尤其应用于国家重大项目的机组动力设备，相关设备运行阶段的任何异常将会带来重大影响。

中低压小容量变流器的上电过程已有多种成熟软启动方案，可以采用在交流进线端通过限流电阻对预充电电流进行限制的软启动方案，也可以采用在变流器直流侧采用软启动回路的对预充电电流进行限制的软启动方案，均能在一定程度减小对变流器器件(如直流侧电容和功率器件等)的冲击，达到软启动的目的，但对于中低压小容量变流器进线变压器由于电压等级较低，容量较小，通常不会考虑进线变压器的上电励磁涌流抑制。

如果中高压大容量变流器采用中低压小容量变流器软启动方案，则会存在一些问题，比如软启动方案成本过高，电路体积过大，对进线主变压器的励磁涌流冲击和对中高压供电电源的冲击影响等，采用低压电源软启动，可以有效减小电路体积，缩小软启动回路电路规模，降低成本。

如图1所示，为现有技术的中高压大容量变流器软启动方案，由于软启动是在中高压侧进行的，旁路断路器QF2和限流电阻R1均为中高压器件，造成软启动方案成本过高，器件体积过大，同时由于为大容量变压器和变流器，软启动过程中同时对变压器预励磁和对变流器预充电，进一步增大限流电阻功率和体积。导致成本过高。

图1方式所示的软启动方式存在以下缺点：

由于软启动是在中高压侧进行的，旁路断路器QF2和限流电阻R均为中高压器件，造成软启动方案成本过高，器件体积过大，同时由于为大容量变压器和变流器，软启动过程中同时对变压器预励磁和对变流器预充电，进一步增大限流电阻功率和体积。导致成本远高于本专利所述软启动回路，体积也远大于本专利所述软启动回路。

参见图2，该图为现有技术中提供的一种中高压大容量变流器采用的变流器直流侧进行软启动的一种方案，软启动时，闭合进线接触器KM1，低压电源通过限流电阻R连接到辅助变压器T2原边绕组，辅助变压器副边绕组电压经整流桥整流为直流电压对电容器C1和电容器C2进行预充电，当直流DC+和直流DC-之间电压达到预设值时，断开进线接触器KM1，退出软启动回路，同时闭合进线断路器QF，中高压电源直接接入中高压大容量变流器系统，完成中高压大容量变流器的软启动。

图2方式所示的软启动方式存在以下缺点：

一方面，软启动回路仅对电容器C1和电容器C2进行预充电，使直流DC+和直流DC-之间电压达到预设值，未对主变压器T1进行预励磁，当闭合进线断路器QF时，主变压器T1将会产生6-10倍额定电流的励磁涌流，由于主变压器T1为中高压大容量变压器，产生的励磁涌流将对中高压电源(母线或电网)产生冲击，影响远超中低压小容量变流器系统，另一方面，在断开进线接触器KM1，退出软启动回路前，未旁路限流电阻R，考虑到限流电阻R上的电压降，预充电是不充分的，闭合进线断路器QF，中高压电源直接接入中高压大容量变流器系统时仍然会有较大冲击电流。

发明内容