专利名称：一种大功率交叉并联式变频软起动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种大功率交叉并联式变频软起动
>J-U ρ α装直。
背景技术：
当今世界抽水蓄能发电机组的发展趋势是大容量化、高水头化、高转速化、可调速
化。传统的同步启动方法已经无法满足现在的要求。大型异步电机目前国产能力接近40MW，功率再做大后基本都是同步电机。随着钢铁厂的产能提升，高炉鼓风机，烧结风机，制氧机的电机功率会越来越大，选用同步机的机会将会越来越多。大型同步电机可以调节电网的功率因数，随着其制造工艺的成熟和水平的提升，应用也会越来越广。目前，应用在高压同步电机软启动的方式主要有以下三种一是异步启动。异步起动是在机组励磁绕组短接情况下，直接将发电/电动机并入电网，利用转子磁极上阻尼绕组产生的异步力矩使机组起动并加速，在接近同步转速时加上励磁拉入同步。异步起动方式有全电压起动、降压起动和部分绕组起动等。这种起动方式的起动力矩大，起动电流也大，在起动瞬问会对电网造成较大冲击，同时在起动过程中，阻尼绕组还将产生较大发热和热应力，因而通常适用于中小型蓄能机组。二是同步起动。同步起动是用一台常规发电机组或蓄能机组运行来起动其他蓄能机组。开机前将被起动机组(发电/电动机)与起动机组(发电机)在电气上连接，并分别加上励磁，用转动起来的发电机产生的低频电源直接加在发电/电动机定子上，发电/电动机在同步转矩作用下随发电机逐步升速。在实际应用中，由于外围连接复杂，控制不变，因此较少使用。三是同轴启动。同轴电动机起动通常选用一台专用的电动机直接与主机轴连接，以起动主机。这种同轴电动机一般比主机少一对或几对极数的小容量感应电动机，相应的同步转速比主机高一些，容量一般为主机容量的6-8%。起动时，先用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，然后用自整步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。该方法现场试用性低，很多实际情况因为场地有限无法使用，几乎无法进行一拖多设计。
发明内容本实用新型的目的是克服现有大功率同步电机启动电流大，启动转速无法连续调节等不足，而提供一种结构简单，设计紧凑，运行可靠的大功率交叉并联式变频软起动装置。本实用新型目的是这样实现的一种大功率交叉并联式变频软起动装置，包括输入变压器、整流桥组件、电抗器、逆变桥组件、输出变压器、电流传感器和电压传感器，其特征在于输入变压器的原边为三角形接法，副边输出两组单独绕组电压一致，分别为三角形和星形接法；输出变压器原边为两组低压绕组，分别为星形和三角形接法，副边输出电压等级与负载电机的额定电压等级一致，为三角形接法；整流桥组件、电抗器和逆变桥组件均为两组，整流桥组件连接在输入变压器的副边与电抗器之间，逆变桥组件连接在电抗器与输出变压器的原边之间，电抗器采取交叉接线；整流桥组件与电抗器之间串接有电流传感器，逆变桥组件与输出变压器原边之间串接有电流传感器，并接有电压传感器。所述的电抗器采取交叉接线。与现有技术相比，本实用新型的优点是I、采用高低高系统可以减小晶闸管及一次互感器的耐压等级，带来的好处可以方便结构设计，集成非常好，且降低了设计成本，避免了晶闸管串联带来的不稳定因素。2、采用二次并联方式且电抗器交叉连接，不仅大大降低了变压器一次电流谐波，而且降低了电抗器的设计容量。3、输出变压器在整个启动过程中与变压器没有断开过程，减小了故障发生率，降低了维护成本。 4、结构简单，设计紧凑，整机集成度较高，除了变压器单独放置，其他都在柜内安装，现场连接还可以满足一拖多设计。
图I是本实用新型电气原理图。图2是本实用新型一拖二电气连接图。图中，输入变压器I、整流桥组件2和3、电抗器4和5、逆变桥组件6和7、输出变压器8、电流传感器9一 14、电压传感器15和16、前级变压器17、前级开关柜18 — 20、切换柜21、负载电机22和23。
具体实施方式
以下实施例结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图1，整个装置采用双并联高低高回路，由一个输入变压器I、两组整流桥组件2和3、两组电抗器4和5、两组逆变桥组件6和7、一个输出变压器8、六个电流传感器9-14和两个电压传感器15和16组成。输入变压器I为输入降压变压器，其输入电压设计为电网额定电压，一般为AC6KV、AC 10KV, AC18KV，输出电压小于AC4. 5KV，原边输入为三角形接法，副边输出两组单独绕组电压一致，分别为三角形和星形接法。输出变压器8为输出升压变压器，其原边为两组低压绕组，分别为星形和三角形接法，电压小于4. 5KV，副边输出电压等级与负载电机的额定电压等级一致，为三角形接法，输出变压器(8)无旁路单元。整流桥组件2和3分别连接在输入变压器I的副边与电抗器4和5之间，逆变桥组件6和7分别连接在电抗器4和5与输出变压器8的原边之间，电抗器4和5采取交叉接线。两组整流桥组件2和3分别为六只晶闸管及相关的触发和阻容保护单元组成，两组电抗器4和5为直流平波电抗器。两组逆变桥组件6和7分别为六只晶闸管及相关的触发和阻容保护单元组成。晶闸管选用耐压等级在6500V以上，通流能力在20(Γ2000Α。电流传感器9和10分别串接在整流桥组件2和3与电抗器4和5之间，电流传感器11—14分别串接在逆变桥组件6和7与输出变压器8的原边之间，电压传感器15和16并接在逆变桥组件6与输出变压器8的原边之间。电流传感器9一 14采用电流霍尔传感器，电压传感器15和16采用电压霍尔传感器。本实用新型的工作原理是装置通过将前级电压降压后，经过两组整流组件2和3分别完成6脉波整流，合并后完成系统的12脉冲整流。再经过各自的直流回路平波电抗器4和5，使直流电流纹波系数达到要求的范围内，经过后级晶闸管逆变输出到输出变压器8的两个绕组，在变压器内部合成磁通，耦合到输出变压器8的原边，完成能量的传递。通过改变逆变桥的开通时序可以控制输出的电压及电流频率。通过改变整流触发角可以改变系统输出电流大小，从而改变电机输出功率，改变电机的加速转矩，使电机按照设计的转速曲线正常启动。回路中的电流传感器9和10完成控制需要的电流闭环采样，电流传感器11 一14与电压传感器15和16完成电机的转速和转子位置检测需要的电压和电流信号采样。输出变压器8在逆变桥组件6和7输出电压电流频率小于IHz时也能正常的使用，在电机整个启动过程中都带有逆变变压器，无需其他切换装置。图2是本实用新型一拖二电气连接图。图中，本实用新型的输入变压器通过开关柜19与前级变压器17连接，输出变压器通8过切换柜21与负载电机22和23连接。本实用新型以大型同步电动机启动为目标，采用交叉并联式设计，电路设计简明，操作安全可靠，通过双并联回路，降低晶闸管的导通电流要求，通过高低高的结构方式避免了晶闸管串联提高可靠性，通过变压器与电机直接连接方式减少了外围旁路单元。·
权利要求1.ー种大功率交叉并联式变频软起动装置，包括输入变压器(I)、整流桥组件(2、3)、电抗器(4、5)、逆变桥组件(6、7)、输出变压器(8)、电流传感器(9一 14)和电压传感器(15、16)，其特征在于输入变压器(I)的原边为三角形接法，副边输出两组单独绕组电压一致，分别为三角形和星形接法；输出变压器(8)的原边为两组低压绕组，分别为星形和三角形接法，副边输出电压等级与负载电机的额定电压等级一致，为三角形接法；整流桥组件(2、3)、电抗器(4、5)和逆变桥组件(6、7)均为两组，整流桥组件(2、3)连接在输入变压器(I)的副边与电抗器(4、5)之间，逆变桥组件(6、7)连接在电抗器(4、5)与输出变压器(8)的原边之间；整流桥组件(2、3 )与电抗器之间串接有电流传感器(9、10 )，逆变桥组件(6、7 )与输出变压器(8 )的原边之间串接有电流传感器(11、12和13、14 )，并接有电压传感器(15、16 )。
2.根据权利要求I所说的ー种大功率交叉并联式变频软起动装置，其特征是所述的电抗器(4、5)采取交叉接线。
专利摘要本实用新型公开了一种大功率交叉并联式变频软起动装置。该装置采用双并联高低高回路，通过输入降压变压器将电网电压降低到能让晶闸管正常可靠运行的电压范围，通过整流模块调节直流电压，通过跟踪电机定子电压和电流从而跟踪转速，实时调节直流电流，平波电抗器保证了电流纹波在设计范围内，逆变桥组件根据电机的转子位置变化提供频率变化且与转子位置一一对应的定子电压及定子磁场，再通过升压变压器耦合到电机侧，使电机能够在小电流，无突变的情况下平滑运行到全速。
文档编号H02P6/20GK202475351SQ20122006833
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者刘德刚, 吴修君, 周阳 申请人:大力电工襄阳股份有限公司