超大功率级联型高压变频器及其抑制浪涌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压变频领域，具体是涉及一种超大功率级联型高压变频器及其抑制浪涌的方法。
【背景技术】
[0002]我国工业化的快速发展促进了电动机制造与应用向高压大功率方向发展。超大功率级联型高压变频器用以拖动高压大功率电机，在冶金、石化、化工行业得到了广泛的应用。在超大功率应用场合，如冶金行业高炉风机功率一般集中在20兆瓦以上，往往采用两台或多台高压变频器并联进行拖动，参见图1所示，并机的技术难度较大，多台高压变频器同时运行，其中任意一台出现故障时，整个并机系统就会过负荷运行或者停机，严重影响系统的可靠性和稳定性。
[0003]超大功率级联型高压变频器的核心由多绕组移相变压器和多组功率单元组成。大功率移相变压器上电瞬间，激磁浪涌很大。与此同时，功率单元内部有大量电容器组作为整流环节的支撑电容，这些电容在充电瞬间相当于短路，充电浪涌很大。超大功率级联型高压变频器上电瞬间的激磁浪涌及充电浪涌如果不加以抑制，容易引起上级开关跳闸，影响同网其他设备的正常运行。
[0004]参见图2所示，为了防止功率单元电容上电瞬间造成的充电浪涌，传统的做法是在功率单元内部直流母线与电容Cl?C3之间串联充电电阻R4，在充电电阻R4的两端并接充电接触器Kl。在功率单元上电瞬间，通过充电电阻R4对电容组C1-C3进行充电。
[0005]当电容电压达到一定电压值时，闭合充电接触器Kl，短接充电电阻R4。此方法每个功率单元内部都需安装充电电阻和充电接触器，以及对应的控制电路，不仅增加了成本，还增加了工艺复杂程度，并且降低了产品的可靠性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种超大功率级联型高压变频器及其抑制浪涌的方法，能有效抑制激磁浪涌，提尚广品的可靠性和稳定性，能够降低成本，有效降低移相变压器的生产难度，方便后期搬运安装。
[0007]本发明提供一种超大功率级联型高压变频器，包括两个或多个移相变压器组、24个功率单元Al?A8、BI?B8、Cl?C8、高压1kV电源、低压380V电源、激磁浪涌抑制电路，所述高压1kV电源通过激磁浪涌抑制电路与移相变压器原边绕组相连，移相变压器副边绕组与24个功率单元Al?A8、BI?B8、Cl?C8相连，移相变压器设置有低压辅助绕组；所述激磁浪涌抑制电路包括第一真空断路器QFl、第二真空断路器QF2、充电电阻R0，第一真空断路器QFl的一端与高压1kV电源相连，另一端与充电电阻RO的一端相连，充电电阻RO的另一端与变频器的输入端相连，第二真空断路器QF2并联在充电电阻RO的两端。
[0008]在上述技术方案的基础上，每个功率单元包括6个整流二极管Dl?D6、3个电容Cl?C3、3个均压电阻Rl?R3、4个绝缘栅双极晶体管Tl?T4、2个交流输出端子CLl?CL2,功率单元ABC三相输入端从移相变压器副边绕组取电，由Dl?D6构成的整流桥整流后，由电容Cl?C3滤波储能，控制Tl?T4按SPffM正弦脉宽调制依次导通，将直流母线电压逆变为交流方波电压由CL1、CL2交流输出端输出。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述高压变频器还包括充电浪涌抑制电路，低压380V电源通过充电浪涌抑制电路与辅助绕组相连。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述电容Cl?C3在功率单元上电的瞬间发生短路，通过充电浪涌抑制电路抑制充电浪涌电流。
[0011 ] 在上述技术方案的基础上，所述充电浪涌抑制电路包括第一空气断路器Ql、第一充电接触器KMl、分别串联在三相线路中的充电电阻R5?R7、第二空气断路器Q2、第二充电接触器KM2、分别串联在三相线路中的充电电阻R8?R10、第三空气断路器Q3、第一移相变压器Tl辅助绕组和第二移相变压器T2辅助绕组，第一空气断路器Ql的输入端与低压380V电源相连接，第一空气断路器Ql的输出端与第一充电接触器KMl的输入端连接，第一充电接触器KMl的输出分为两条支路:第一条支路与分别串联在三相线路中的电阻R5?R7、第二空气断路器Q2串联，第二空气断路器Q2的输出端与第一移相变压器Tl的辅助绕组相连；第二条支路与第二充电接触器KM2、分别串联在三相线路中的电阻R8?R10、第三空气断路器Q3串联，第三空气断路器Q3的输出端与第二移相变压器T2的辅助绕组相连。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述限流电阻R0、充电电阻R5?R7、R8?RlO均为功率波纹电阻，表面涂覆高阻燃无机涂层。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述移相变压器副边通过延边三角形技术达到多重化整流的目的，各移相绕组角度差为60° /N，N为移相变压器副边绕组数量。
[0014]在上述技术方案的基础上，N = 8时，对于副边8绕组的移相变压器，移相角度差为7.5° ;每个移相变压器设置有I个原边绕组、4个副边移相绕组、I个与原边同相低压辅助绕组，Tl的4个移相绕组相对原边绕组，移相角度分别为26.25° ,18.75°、
11.25°、3.75°，移相角度为26.25 °的绕组分别与功率单元Al、功率单元B1、功率单元Cl的输入端连接，移相角度为18.75°的绕组分别与功率单元A2、功率单元B2、功率单元C2的输入端连接，移相角度为11.25°的绕组分别与功率单元A3、功率单元B3、功率单元C3的输入端连接，移相角度为3.75°的绕组分别与功率单元A4、功率单元B4、功率单元C4的输入端连接；T2的4个移相绕组相对原边绕组，移相角度分别为-3.75°、-11.25°、-18.75°、-26.25°，移相角度为-3.75°的绕组分别与功率单元A5、功率单元B5、功率单元C5的输入端连接，移相角度为-11.25°的绕组分别与功率单元A6、功率单元B6、功率单元C6的输入端连接，移相角度为-18.75°的绕组分别与功率单元A7、功率单元B7、功率单元C7的输入端连接，移相角度为-26.25°的绕组分别与功率单元A8、功率单元B8、功率单元C8的输入端连接。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述高压变频器的输出由功率单元的输出依次串联组成:功率单元A1-A8串联组成高压变频器A相输出、功率单元B1-B8串联组成高压变频器B相输出、功率单元C1-C8串联组成高压变频器C相输出。
[0016]在上述技术方案的基础上，T1、T2的原边绕组并联，并联后与激磁浪涌抑制电路相连接；Τ1、Τ2的低压辅助绕组分别与充电浪涌抑制电路相连接。
[0017]本发明还提供一种基于上述超大功率级联型高压变频器的抑制浪涌的方法，包括以下步骤:
[0018]S1、首先对高压变频器进行功率单元预充电操作，闭合第一空气断路器Q1、第二空气断路器Q2、第三空气断路器Q3，接入低压380V电源和Tl、T2的辅助绕组；整机控制单元发出预充电命令，闭合第二充电接触器KM2，第一充电接触器KMl随后闭合，辅助绕组通电，移相绕组产生感应电压，功率单元通过充电电阻R5?R7、R8?RlO缓慢给电容充电；第一充电接触器KMl的控制线圈取第二充电接触器KM2的常开触点，第二充电接触器KM2闭合后，第一充电接触器KMl才会闭合；
[0019]S2、当电容电压到达预设电压值时，功率单元内部控制电源得电工作，通过光纤开始向上层整机控制单元发送信息，当上层控制单元检测到电容电压上升至额定工作电压的预设比例时，发出预充电结束命令，第二充电接触器KM2断开，随后第一充电接触器KMl断开；
[0020]S3、在确认预充电操作完成后，第一充电接触器KM1、第二充电接触器KM2处于断开状态，闭合高压进线第一真空断路器QFl，Tl和T2原边绕组通过限流电阻RO接入高压电源，移相变压器原边激磁浪涌得到有效抑制；
[0021]S4、第一真空断路器QFl闭合一段时间后，第二真空断路器QF2闭合，限流电阻RO
被短接。
[0022]在上述技术方案的基础上，步骤S2中，所述预设电压值为400V。
[0023]在上述技术方案的基础上，步骤S2中，所述预设比例为80%。
[0024]在上述技术方案的基础上，步骤S4中，所述第一真空断路器QFl闭合的时间为2秒。
[0025]与现有技