专利名称：高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力传动领域的变流驱动技术，特别涉及一种由高压 供电的网侧低谐波注入、并带工频降压启动应急冗余旁路的大功率低压变频传 动成套装置。
技术背景
变频传动技术在近年来得到了飞速发展，但是250KW以上功率等级范围， 变频传动的推广应用，还是受到如下关键因素的制约
一、 虽然对于690V电压等级以下的低压变频器，目前其生产和应用技术 都已技术相当成熟，但如果直接采用6脉波输入通用型低压变频器，那么变频 器运行时产生的大量低次谐波(主要是5、 7、 11、 13次)将通过变频器的电 源输入端注入低压电网系统，对低压电网的安全运行产生危害；变频器容量越 大，这种危害越严重。当然，也可以采取额外增加的消谐环节(如投运无源/ 有源电力滤波装置)来消减这种危害，但这不仅增加了电力用户的资金投入， 也使用电单位低压电网复杂化，不是理想完善的系统解决方法。
二、 如果直接采用高压变频调速系统，与成熟可靠的低压变频传动技术相 对而言，高压变频调速产品由于其整体装置技术工艺复杂，并在高电压环境下 运行的特征，不可避免的存在着成本高和运行可靠性低的缺点，制约着高压变 频器的大范围应用。
现实电动机的耗电量占整个电网耗电量的2/3强，其中功率段在 250-800KW容量范围的电动机的在用总容量又占全部电动机在用总容量的2/3 强；而占一半以上数量的此功率段电动机，可以采用变频调速技术达到节能运 行的目的。所以在250-800KW功率段范围内，寻求一种技术经济性良好的变 频调速技术方案，对国民经济运行中节能降耗有着深远意义
实用新型内容
本实用新型为了解决上述传统中功率段变频调速应用的限制，而提供了 一 种比较完整的解决方案，即高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装 置，其具有系统简洁、 一次投资少，系统运行可靠性高的特点。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下
高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装置，该装置包括一高压 供电变压器和一低压变频器，所述高压供电变压器的低压输出侧的每相设有数 个独立低压绕组，所述各相低压绕组采用不同的组别联结接法，并与低压变频 器相应的输入整流单元相连结构成变频驱动系统。
所述装置还包括保护和切换开关，且与高压供电变压器的低压绕组相联接 构成被驱动低压电动机的工频冗余运行系统。其提供了独立于装置变频驱动系 统之外的工频降压启动、全压运行的冗余运行环节，提高了装置运行的可靠性。
所述高压供电变压器为采用6-10KV高压供电的变压器。 所述高压供电变压器的低压输出侧的每相设有2到3个独立低压绕组。 所述各相低压绕组采用的组别联结接法为Y型或A型或Z型。与变频器 的输入整流单元相连接组成多脉波变频器整流输入单元，从而从拓扑结构上保 证实现了对5、 7次特征低次谐波的消减。
根据上述技术方案得到的本实用新型利用6-10KV高压供电变压器，实现 高压供电和被驱动低压电动机之间电压等级的变换；同时，利用变压器低压绕 组的不同组别的连接方法，实现对变频器输入整流器由传统3相6脉波整流， 升级变换至6相12脉波整流或等效12脉波整流，使通过变压器高压侧注入到 公用电网的5、 7次谐波得以基本消除。
本实用新型还利用高压供电变压器2个以上的低压侧绕组自然形成不同的 等级的电压输出，辅以适当的保护和切换开关，可以以比较经济可靠的方法， 对被驱动功率相对较大的低压电动机，实现在电网工频供电情况下的分级降压 启动，以减少电动机工频启动时产生的机械和电气冲击；由此也比较完美的使 中大容量的变频驱动低压电动机，在应急情况下实现工频冗余运行。
本实用新型采用技术成熟可靠，且采用相对成本较低、技术成熟可靠的低 压变频设计方案，并辅以多脉波整流输入谐波消除技术，以简单可靠实用和低 成本的方法，实现了通用型低压变频器在大功率(250-800KW)段的应用。本实用新型充分利用高压供电变压器低压侧多绕组自然形成的多级电压 输出，以相对简洁可靠和低成本的技术方案，实现了对被驱动电机的带降压启 动环节的工频冗余运行。使其可适用于在现实国民经济各行业中有着大量应用
需求的中功率段(250-800KW)的变频节能中推广和应用，具有低成本投入、 低维护成本、高可靠性、低谐波注入等特点，是一种具有良好技术经济性的中 功率段(250-800KW)变频应用的解决方案。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。
图1为12脉波低谐波注入的成套装置的结构示意图。
图2为12脉波低谐波注入的成套装置中变压器的绕组联接的示意图。
图3为12脉波低谐波注入的成套装置中变频器输入单元的示意图。
图4为等效12脉波低谐波注入的成套装置的结构示意图。
图5为等效12脉波低谐波注入的成套装置中变压器的绕组联接的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
本实用新型为了解决传统中功率段变频调速应用的限制，所采用的设计方 案为利用6-10KV高压供电变压器，实现高压供电和低压负载之间的电压变
换，同时，利用变压器低压绕组的不同组别的连接方法，实现对变频器输入整
流器由传统3相6脉波整流，升级变换至6相12脉波整流或等效12脉波整流， 使通过变压器高压侧注入到公用电网的5、 7次谐波得以基本消除。 基于上述的设计思想，本实用新型的具体方案是
使得6-10KV的高压供电变压器的低压输出侧的每相设有2到3个独立低 压绕组，且各相低压绕组采用不同的组别联结接法，并与低压变频器相应的输 入整流单元相连结形成构成变频驱动系统。
本实用新型中变压器的各相低压绕组采用的组别联结接法可为Y型或A 型或Z型。与变频器的输入整流单元相连接组成多脉波变频器整流输入单元，
5从而从拓扑结构上保证实现了对5、 7次特征低次谐波的消减。
同时变压器的低压绕组还与由相应的保护和切换开关组成工频降压启动
回路，构成独立于装置中变频驱动系统之外的工频降压启动冗余运行环节，提
高了装置运行的可靠性。
根据上述得到的成套装置利用变压器2个以上的低压侧绕组自然形成不同
的电压输出，辅以适当的保护和切换开关，可以以比较经济可靠的方法，实现
对被驱动功率相对较大的低压电动机在电网工频供电情况下的分级降压启动，
以减少电动机工频启动时产生的机械和电气冲击；由此也比较完美的使中大容
量变频驱动电动机，在应急情况下实现工频冗余运行。 实施例一
如图1和图2所示，其给出了高压供电12脉波低压大功率变频成套装置 的设计方案和变压器连接组别的设计方案。
参见图l，其中包括四绕组变压器l， 12脉波输入低压大功率变频器4， 低压快速熔断器隔离组QF1 QF2，保护用低压断路器QF11 QF12，以及切换 用低压接触器KM1 KM3。
其中四绕组变压器1的输入端通过高压开关/保护柜2接入6 10KV的高 压电源3。变压器的高压绕组为AH，低压输出端设有绕组AL、 YL、以及2YL。
如图2所示，绕组AH为高压6-10KV—次绕组，外接6-10KV的高压P; 绕组AL和YL分别为二次低压绕组，其接法分别为A型和Y型，分别通过低 压快速熔断器隔离组QF1 QF2接入变频器4中二组串联接法的三相整流桥， 即成为12脉波整流输入A、 B (如图3所示)，可以基本消除高压网侧输入电 流中的5、 7次谐波分量。
同时二次低压绕组YL和2YL，又分别作为被驱动低压大功率电机5工频 旁路运行时的降压启动电源Wl和全压运行电源W，其分别通过与保护用低压 断路器QF11 QF12，以及切换用低压接触器KM1 KM3联接构成了独立的 工频二级降压启动运行系统。
实施例二
如图4和图5所示，其为高压供电等效12脉波低压大功率变频成套装置 的设计方案和相应的变压器连接组别设计方案。其包括三绕组变压器ll， 6脉波输入低压大功率变频器14、低压快速熔断器隔离组QF3、保护用低压断路 器QF13、切换用低压接触器KM4 KM5、以及高压开关/保护柜12。
三绕组变压器11的输入端通过高压开关/保护柜12接入6 10KV的高压 电源13。变压器ll的低压输出端设有2组绕组，通过低压快速熔断器隔离组 QF3与6脉波输入低压大功率变频器14相接，形成驱动系统。
如图5所示为三绕组变压器11的各相绕组连接方式，其中AH1为高压 6-10KV—次绕组，外接6-10KV的高压P ; 2组二次低压绕组ZL采用Z型连 接，其输出端A1与变频器三相输入端连接后，其2组二次低压绕组中的5、 7 次谐波分量，在高压侧得以抵消，形成等效于12脉波输入的网侧谐波消减效 果。
同时Z型连接绕组的中点W2输出电压和端部W3输出电压，又分别作为 被驱动低压大功率电机15工频旁路运行时的降压启动电源和全压运行电源； 其通过与保护用低压断路器QF13和切换用低压接触器KM4 KM5连接，构成 独立的工频二级降压启动运行系统。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实 施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神 和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入 要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1、高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装置，其特征在于，所述装置包括一高压供电变压器和一低压变频器，所述高压供电变压器的低压输出侧的每相设有数个独立低压绕组，所述各相低压绕组采用不同的组别联结接法，并与低压变频器相应的输入整流单元相连结构成变频驱动系统。
2、 根据权利要求1所述的高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成 套装置，其特征在于，所述装置还包括保护和切换开关，且相应连接组成工频降压启动回路；并与高压供电变压器的低压绕组相联接，构成被驱动低压电动 机的工频冗余运行系统。
3、 根据权利要求1所述的高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装置，其特征在于，所述高压供电变压器高压电源侧采用6-10KV供电。
4、 根据权利要求1或3所述的高压供电低谐波注入的大功率低压变频传 动成套装置，其特征在于，所述高压供电变压器的低压输出侧的每相设有2到 3个独立低压绕组。
5、 根据权利要求1所述的高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成 套装置，其特征在于，所述各相低压绕组采用的组别联结接法为Y型或A型或 Z型。
专利摘要本实用新型公开了高压供电低谐波注入的大功率低压变频传动成套装置，该装置包括一高压供电变压器和一低压变频器，所述高压供电变压器的低压输出侧的每相设有数个独立低压绕组，所述各相低压绕组采用不同的组别联结接法，并与低压变频器相应的输入整流单元相连结构成变频驱动系统。本实用新型采用技术成熟可靠，且相对成本较低的通用型低压变频设计方案，并辅以多脉波整流输入网侧谐波消除技术，以简单可靠实用和低成本的方法，实现了通用型低压变频器在大功率(250-800KW)段的应用。
文档编号H02P1/28GK201378825SQ20092006975
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者朱建明 申请人:上海晶成电气有限公司