用于高压变频系统的低压预充电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于高压变频系统的低压预充电系统及其控制方法，该低压预充电系统包括：高压电源；高压开关，其输入端接收所述高压电源；变压器，其原边连接所述高压开关的输出端，其副边连接所述高压变频系统；低压电源；低压预充电电路，其输入端接收所述低压电源，其输出端与所述变压器的低压绕组连接，所述低压预充电电路包括预充电开关、与所述预充电开关串联的预充电电阻、与所述预充电电阻串联的维持电阻、以及与所述维持电阻并联的旁路开关。相比高压预充电电路，本发明专利技术的低压预充电系统可极大地降低产品成本，有效减小系统的空间体积，能够限制短路电流对电源系统的冲击，同时有效减少预充电电阻的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子与高压变频
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着电力电子技术的发展和对高压变频器技术的研究的深入，高压变频器被广泛应用到风机、水泵、压缩机等大功率机械设备的驱动系统中。高压变频系统存在电容等储能元件，在高压开关合闸的瞬间会产生数倍于变频系统额定电流的励磁浪涌电流，该励磁浪涌电流会对工频电网及高压变频系统产生巨大的冲击，严重时将影响高压变频系统的正常启动和运行。为解决该问题，现有的高压变频产品在开始工作之前都需要经过高压预充电过程。图1是现有技术中用于高压变频系统的高压预充电电路的原理图。现有技术是利用在高压电源的高压开关10的输出侧串联的预充电电阻11来抑制高压开关10合闸时的励磁浪涌电流。具体地，当高压变频系统的直流电压充电至设定阀值时，闭合预充电电阻11的旁路开关13，进而实现高压预充电过程。但是现有技术所采用的高压接触器(高压开关)及高压预充电电阻成本较高，且其占用的空间体积较大，因此这种预充电方案已成为制约高压变频产品实现成本有效控制的关键因素之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是需要提供一种用于高压变频系统的低压预充电系统，该系统能够可极大地降低产品成本，有效减小系统的空间体积，限制短路电流对电源系统的冲击，同时有效减少预充电电阻的功耗。另外，还提供了一种用于高压变频系统的低压预充电系统的控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于高压变频系统的低压预充电系统，该低压预充电系统包括:高压电源；高压开关，其输入端接收所述高压电源；变压器，其原边连接所述高压开关的输出端，其副边连接所述高压变频系统；低压电源；低压预充电电路，其输入端接收所述低压电源，其输出端与所述变压器的低压绕组连接，所述低压预充电电路包括预充电开关、与所述预充电开关串联的预充电电阻、与所述预充电电阻串联的维持电阻、以及与所述维持电阻并联的旁路开关，其中，在对所述高压变频系统进行预充电时，所述低压电源通过所述低压预充电电路和所述变压器向所述高压变频系统进行反高压充电；在所述高压变频系统正常运行时，所述高压电源通过所述高压开关和所述变压器向所述高压变频系统提供电源。在一个实施例中，所述维持电阻和所述预充电电阻的阻值下限能够使得充电至所述高压变频系统的直流电压维持在一定阈值，所述维持电阻和所述预充电电阻的阻值上限能够使得所述高压开关合闸时在所述高压电源和所述低压电源产生的短路电流预置在一定范围。在一个实施例中，所述预充电开关和所述旁路开关为低压接触器，所述高压开关为高压接触器。在一个实施例中，所述变压器为移相变压器。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种如上所述的用于高压变频系统的低压预充电系统的控制方法，该方法包括:先闭合所述旁路开关，后闭合所述预充电开关，使所述低压电源通过所述预充电电阻和所述变压器向所述高压变频系统进行反高压充电；在检测到所述高压变频系统的直流电压充电到一定阈值时，断开所述旁路开关，闭合所述高压开关，通过所述维持电阻来抑制所述高压开关合闸时所述高压电源与所述低压电源之间的短路电流；在检测到所述高压开关合闸后，随即断开所述预充电开关。与现有技术相比，本专利技术的一个或多个实施例可以具有如下优点:本专利技术提出一种在技术上更完善的用于高压变频系统的低压预充电系统。相比高压预充电电路，本专利技术的低压预充电系统可极大地降低产品成本，有效减小系统的空间体积。而且，通过在预充电电路串联投入维持电阻，从而利用较大的电阻值来抑制高压开关合闸时高压电源与低压电源之间的短路电流，限制短路电流对电源系统的冲击，同时有效减少预充电电阻的功耗。另外，在预充电完成后，该低压预充电系统通过先闭合高压开关、后断开预充电开关这样的操作，能够无失电地切换时间，进而有效避免失电切换过程中开关分合延时所导致的预充电失败现象。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是现有技术中用于高压变频系统的高压预充电电路的原理图；图2是根据本专利技术实施例的用于高压变频系统的低压预充电系统的原理图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术作进一步地详细说明。图2是根据本专利技术实施例的用于高压变频系统的低压预充电系统的原理图。下面参考图2来详细说明本系统的组成结构和功能。如图2所示，该低压预充电系统主要包括:高压电源、低压电源、高压开关21、变压器22和低压预充电电路23。高压开关21的输入端接收高压电源，其输出端与变压器22的原边连接。变压器22的副边与高压变频系统连接。低压预充电电路23的输入端接收低压电源，其输出端与变压器22的低压绕组(一般为380V绕组)连接。在一个实施例中，该变压器22优选为移相变压器，高压电源一般指千伏级电压。在对高压变频系统进行预充电时，低压电源通过低压预充电电路23和变压器22向高压变频系统进行反高压充电；在高压变频系统正常运行时，高压电源通过高压开关21和变压器22向高压变频系统提供电源。其中，低压预充电电路23主要包括:预充电开关231、预充电电阻233、维持电阻235以及旁路开关237。预充电开关231设置在低压预充电电路的输入端，与低压电源连接。预充电电阻233作为低压预充电电路的核心部件，设置在预充电开关231的输出端、与预充电开关231串联。维持电阻235设置在预充电电阻233的输出端、与预充电电阻233串联，且与变压器22的低压绕组连接。维持电阻235用来抑制在高压开关21合闸时高压电源与低压电源之间的短路电流。在维持电阻235的两端并联有旁路开关237，通过旁路开关237的分、合闸来实现维持电阻235的投切。需要说明的是，所选择的维持电阻235和预充电电阻233需要满足以下条件:维持电阻235和预充电电阻233的阻值下限能够使充电至高压变频系统的直流电压维持在一定阈值，维持电阻235和预充电电阻233的阻值上限能够使高压开关21合闸时在高压电源和低压电源产生的短路电流预置在一定范围。这样是为了防止由于预充电电阻233过大，导致充电时间过长，所充电的直流电压低于一定阈值。预充电开关231和旁路开关237优选为低压接触器，高压开关21优选为高压接触器。由于在预充电电阻233输出端增加维持电阻235，这样能够抑制高压开关21合闸时高压电源与低压电源之间的短路电流，限制短路电流对电源系统的冲击，同时有效降低预充电电阻的功耗。相比高压预充电电路来说，本系统的低压预充电电路23所采用的器件都属于低压领域的器件，能够极大地降低产品成本，有效减小系统的空间体积。下面详细说明如何控制本实施例的低压预充电系统对高压变频系统进行低压预充电。在系统的初始状态下，高压开关21断开、预充电开关231断开、旁路开关237断开。先闭合旁路开关237，后闭合预充电开关231，使低压电源开始通过预充电电阻233、和变压器22向高压变频系统进行反高压充电。当系统检测到高压变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压变频系统的低压预充电系统，该低压预充电系统包括：高压电源；高压开关，其输入端接收所述高压电源；变压器，其原边连接所述高压开关的输出端，其副边连接所述高压变频系统；低压电源；低压预充电电路，其输入端接收所述低压电源，其输出端与所述变压器的低压绕组连接，所述低压预充电电路包括预充电开关、与所述预充电开关串联的预充电电阻、与所述预充电电阻串联的维持电阻、以及与所述维持电阻并联的旁路开关，其中，在对所述高压变频系统进行预充电时，所述低压电源通过所述低压预充电电路和所述变压器向所述高压变频系统进行反高压充电；在所述高压变频系统正常运行时，所述高压电源通过所述高压开关和所述变压器向所述高压变频系统提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种用于高压变频系统的低压预充电系统，该低压预充电系统包括: 高压电源； 高压开关，其输入端接收所述高压电源； 变压器，其原边连接所述高压开关的输出端，其副边连接所述高压变频系统； 低压电源； 低压预充电电路，其输入端接收所述低压电源，其输出端与所述变压器的低压绕组连接，所述低压预充电电路包括预充电开关、与所述预充电开关串联的预充电电阻、与所述预充电电阻串联的维持电阻、以及与所述维持电阻并联的旁路开关， 其中，在对所述高压变频系统进行预充电时，所述低压电源通过所述低压预充电电路和所述变压器向所述高压变频系统进行反高压充电；在所述高压变频系统正常运行时，所述高压电源通过所述高压开关和所述变压器向所述高压变频系统提供电源。2.根据权利要求1所述的低压预充电系统，其特征在于， 所述维持电阻和所述预充电电阻的阻值下限能够使得充电至所述高压变频系统的直流电压维持在一定阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伯钧，罗仁俊，黄欢，邓飞，邓霆，彭勃，肖伟，钟强，陈志新，王世平，王博，王飞鹏，何健明，雷立，熊强，汪小梅，王龙，陈孟君，李萍，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43