本发明专利技术公开了一种变频器预充电控制装置及其方法，包括：三相可控整流桥、储能电容、电压传感器、三相整流控制装置和同步变压器，三相可控整流桥交流侧与三相交流电源相连，将输入三相交流电经过整流转变成直流电，储能电容与三相可控整流桥直流侧相连，对储能电容充电，电压传感器连接在储能电容两端，同步变压器连接在三相交流侧，三相整流控制装置分别与三相可控整流桥、同步变压器、电压传感器相连，电压传感器检测储能电容两端电压，三相整流控制装置通过检测电压传感器的电压，结合三相交流同步信号，产生三相可控整流桥触发脉冲信号。该装置和方法降低了产品成本，简化了系统结构设计，减少了故障点，安全性和可靠性也大大增强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种预充电控制装置及其方法，尤其是涉及一种对变频器预充电电路 进行控制的装置及其方法。
技术介绍
随着电力电子技术的发展和变频器技术研究的深入，变频器日益广泛地被应用到 风机、水泵、压缩机等大功率机械设备的驱动系统中。但是变频器在每次开机运行时，需要 先建立直流母线电压。因此整个系统在上电时，对巨大的输入冲击电流进行抑制是十分必 要的，这时就迫切需要一种合适的预充电电路来减小冲击电流，即di/dt电流的变化率。使 其对电网和本系统的冲击降低到合理的范围，从而提高系统的可靠度，也减小对电网的干 扰。目前，市面上的变频器在整流电路后边设置了预充电电路，这样做的好处是变频 器启动时可以减少输入冲击电流。预充电电路的经典设计方法一般是在整流电路后接一个 或者多个充电电阻，当直流环节电容充电完毕后，再将充电电阻短路掉，上电完成。但这种 预充电电路存在充电电阻易烧损、接触器体积较大、成本较高等缺点。预充电电路是变频器的一个重要环节，完成的主要功能是当系统上电时，先对直 流环节的储能电容进行预充电，这样做的好处是由于电容初始状态相当于短路，就会使储 能电容在上电瞬间通过很大的电流，电容的寿命会大受影响，且会有爆炸的危险。目前，变频器所采用的预充电电路一般是在整流电路后跨接充电电阻的模式完成 预充电。预充电电路基本模式如下图1所示，预充电电路包括三相不控整流桥21、充电电阻 22、接触器23和直流环节储能电容M。即当三相交流电源刚接通时，接触器23处于断开 状态，此时三相交流电源通过充电电阻22，并经由二极管组成的三相不控整流桥21整流， 给直流环节储能电容M充电。当电压达到一定程度时，接触器23吸合并把充电电阻22短 路，此时变频器可以开始工作。该方案目前应用比较广泛，但是缺点也比较明显(1)由于其结构复杂，特别是接触器、充电电阻等元件成本高、体积大，制约了变频器的 生产成本和体积；(2)充电电阻易损坏，且损坏后会造成变频器不启动；(3)接触器在频繁启动的工作场合，寿命不仅会大大缩减，而且会影响变频器正常工作；(4)由于充电电阻已经固定，因此电容的充电电流不可调整。在现有技术中主要存在以下三篇文献现有技术1为由安徽颐和新能源科技股份有限公司于2009年3月5日申请，2010年1 月20日公开，公开号为CN201388156的中国技术专利，具体公开了一种新型级联型高 压变频器预充电电路，包括有同电源三相线相连接的导线，以及一个直流的母线电容，还包 括三相半控桥式整流电路，RC吸收电路，充电支路，高频电容，平波电感。由于对比文件1是将级联型高压变频器功率单元的输入二极管整流桥改造为三相半控桥式整流，通过一个预 充电电路使功率单元直流母线被预充至额定电压值，从而避免了上电时母线电容因承受极 高的di/dt值，使其提前失效；也避免其整流二极管因承受超过其耐受能力的di/dt值而造 成损坏，引起整个单元故障而退出。现有技术2为由上海新时达电气有限公司于2006年12月13日申请，2007年8月 8日公开，公开号为CN101013855A的中国专利技术专利申请，具体公开了一种变频器的预充电 电路，包括电解电容、充电电阻、继电器、第一整流桥、三相380V输入；还包括一个电源接 口 ；所述电源接口的二端分别通过第一热敏电阻或者第一铝壳电阻器、第二热敏电阻或者 第二铝壳电阻器与第二整流桥的交流端相连；第二整流桥的直流端分别通过第一二极管和 第二二极管与电解电容二端相连。现有技术3为由上海新时达电气有限公司，上海新格林纳新时达电机有限公司于 2009年2月13日申请，2010年1月20日公开，公开号为CN201388162的中国技术专 利，具体公开了一种变频器的预充电控制电路，由可控硅组成的整流桥上通入三相交流电 压时，由于可控硅触发控制模块还没有足够的工作电源，整流桥上的可控硅处于未触发状 态，此时，系统将通过预充电模块给电解电容充电，当充电至一定电压后，可控硅触发控制 模块开始有了工作电源并开始工作；可控硅触发控制模块开始工作后，就持续不断地采样 三相交流输入电压，并与预定的参考值进行比较，当采样值大于预定参考值时，将输出开通 触发信号给可控硅，实现三相整流输出，此后，电流几乎不再流经预充电电路，从而实现变 频器的预充电控制功能。上述现有技术1、2、3仅通过优化整流环节主电路设计完成预充电电路设计，均存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该装置和方法使变频 器的电路更加精简，降低了产品的成本，简化了系统结构设计，减少了故障点，同时安全性 和可靠性也大大增强。本专利技术具体提供了一种变频器预充电控制装置的具体实施方式，包括三相可控 整流桥、储能电容、电压传感器、三相整流控制装置和同步变压器，三相可控整流桥交流侧 与三相交流电源相连，将输入三相交流电经过整流转变成直流电，储能电容与三相可控整 流桥直流侧相连，对储能电容进行充电，电压传感器连接在储能电容的两端，同步变压器连 接在三相交流侧，三相整流控制装置分别与三相可控整流桥、同步变压器、电压传感器相 连，电压传感器检测储能电容两端的电压，三相整流控制装置通过检测电压传感器的电压， 结合同步变压器上的三相交流同步信号，产生三相可控整流桥的触发脉冲信号。作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，三相整流控制装置包 括处理器模块、直流电压转换模块、同步信号处理模块和脉冲形成模块，直流电压转换模块 与电压传感器相连，将电压传感器传送的电压信号转换成处理器模块读取的电压信号；同 步变压器与处理器模块相连，将三相交流电源同步信号转换成处理器模块识别的同步过零 方波信号；脉冲形成模块与处理器模块相连，将处理器模块形成的触发脉冲列转换成可驱 动三相可控整流桥的脉冲列。5作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，同步变压器包括第一 同步变压器和第二同步变压器，第一同步变压器和第二同步变压器分别连接在三相交流侧 的UV相和VW相。作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，三相可控整流桥为三 相半控整流桥或三相全控整流桥。作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，三相整流控制装置检 测三相交流侧UV相和VW相的同步信号，确定三相整流半控桥控制模式，根据同步信号计算 晶闸管的开放角和开放角变化速率，并形成晶闸管触发脉冲列，开放三相可控整流桥中的晶闸管。作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，三相整流控制装置通 过控制三相可控整流桥中晶间管的开放角来限制直流环节储能电容的充电电流变化速率 di/dt。作为本专利技术一种变频器预充电控制装置进一步的实施方式，电压传感器检测到储 能电容充电完成，三相可控整流桥中的晶闸管触发角维持为0度，晶闸管按二极管模式工 作，变频器进入正常工作模式。本专利技术还提供了一种变频器预充电控制方法的具体实施方式，一种对变频器预充 电装置进行控制的方法，包括以下步骤S10:当变频器三相交流电源接通时，三相整流控制装置根据系统指示进入充电模式状态；511三相整流控制装置检测到三相交流电源UV相和VW相的同步信号后，开放三相可 控整流桥中相应的晶闸管，使晶闸管的触发从120度逐渐减少到0度；512当直流环节电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种变频器预充电控制装置，其特征在于，包括：三相可控整流桥（１１）、储能电容（１２）、电压传感器（１３）、三相整流控制装置（１４）和同步变压器，三相可控整流桥（１１）交流侧与三相交流电源相连，将输入三相交流电经过整流转变成直流电，储能电容（１２）与三相可控整流桥（１１）直流侧相连，对储能电容（１２）进行充电，电压传感器（１３）连接在储能电容（１２）的两端，同步变压器连接在三相交流侧，三相整流控制装置（１４）分别与三相可控整流桥（１１）、同步变压器、电压传感器（１３）相连，电压传感器（１３）检测储能电容（１２）两端的电压，三相整流控制装置（１４）通过检测电压传感器（１３）的电压，结合同步变压器上的三相交流同步信号，产生三相可控整流桥（１１）的触发脉冲信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡杰，刘海涛，王婷，杨林，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43
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