专利名称：一种新型级联型高压变频器预充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力传输中的变频器领域，尤其是一种新型级联型高压变频 器预充电电路
背景技术：
随着电力电子技术的发展和高压变频器技术研究的深入，高压变频器日益广 泛地被应用到风机、水泵、压縮机等大功率机械设备的驱动系统中，特别是级联 型高压变频器作为适合中国国情、性能优异的变频器，越来越受到青睐，显示了 其方兴未艾的前景。
此种高压变频器在每次开机运行时，和许多电压型低压变频器一样，需要先 建立直流母线电压，由于级联型高压变频器的每相电压是由多个功率单元串联输 出构成，而每个独立单元也有许多电容，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，这时就迫切地需要一种预充电电路来减小冲击 电流，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，普通级联型高压变频器中对上电冲击电流控制方法主要有二种
一种是由继电器和功率电阻构成的较传统的预充电电路，如图1所示，其缺 点是继电器(高压型)的体积较大、成本较高、机械触点容易接触不良以及动 作时产生较大噪音，也易发生由于限流电阻不能准确切除而引起火灾的危险，如 图1中所示，从而影响了系统的可靠性和安全性。
另一种是利用输入移相变压器的固有漏感来抑制各功率单元的上电冲击电 流，或在制造变压器时适当调节移相变压器的漏感来控制上电冲击电流。但是， 这种类似于预充电的措施在实际应用中存在诸多的不足1、在实际制造时，高 压大功率移相变压器漏感很难精确计算和调节，这一方面造成了在实际应用时， 很难达到有效抑制冲击电流的效果，另一方面也大大降低了产品的一致性和可靠 性；2、在进行变压器的漏感测试时，需要大功率、高精度的测试设备，这将极 大地增加产品的制造成本；3、在实际应用时，增加变压器漏感会增加变压器运行时的温升，降低系统效率和可靠性，增加用户使用成本。所以这种利用移相变
压器的漏感来抑制启动电流的方法是有诸多弊端的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型级联型高压变频器预充电电路，以解决传 统级联型高压变频器预充电电路可靠性低，安全性差，成本较高等问题。 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为
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，其特征在于还包括三相半控桥式整流电路，所 述三相半控桥式整流电路包括三个完全相同相互并联连接的支路，所述每个支路 包括相互串联的一个晶闸管和一个二极管，所述三个支路中的晶闸管共阴极、二 极管共阳极相互并联连接，所述同电源三相线相连接的导线连接至晶闸管和二极 管之间；所述晶闸管两端并联有RC吸收电路，所述RC吸收电路包括一个电阻 和一个电容，所述电阻和电容相互串联构成RC吸收电路后再与晶闸管并联，所 述RC吸收电路两端还并联有充电支路，所述充电支路包括一个电阻和一个二极 管，所述电阻和二极管相互串联构成充电支路后再与RC吸收电路并联连接；所 述三相半控桥式整流电路两端有导线引出，所述引出导线分别连接至所述母线电 容两极，所述母线电容两端还并联有一个高频电容，所述母线电容与三相半控桥 式整流电路之间的导线上还连接有一个平波电感，所述平波电感连接在所述晶闸 管的阴极和所述母线电容的正极之间的导线上。
所述的一种新型级联型高压变频器预充电电路，其特征在于还包括有输入 过压吸收电路，所述输入过压吸收电路包括三个压敏电阻，所述三个压敏电阻采 用星型接法相互连接构成输入过压吸收电路，所述输入过压吸收电路上有三根导 线引出，所述引出导线分别连接至所述同电源三相线相连接的导线上。
由于本实用新型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。本实用新型解决了级联型高压变频器功率单元的输入二极管整流桥和 母线电容，在上电时承受过高di/dt值的问题，从而提高了系统的安全性和可靠性，同时成本也较为低廉。
图1为传统级联型高压变频器预充电电路的电路图。 图2为本实用新型电路图。
具体实施方式
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 1，以及一个直流的母线电容2，还包括三相半控桥式整流电路3，所述三相半控 桥式整流电路3包括三个完全相同相互并联连接的支路，所述每个支路包括相互 串联的一个晶闸管4和一个二极管5，所述三个支路中的晶闸管4共阴极、二极 管5共阳极相互并联连接，所述同电源三相线相连接的导线1连接至晶闸管4 和二极管5之间；所述晶闸管4两端并联有RC吸收电路6，所述RC吸收电路 6包括一个电阻7和一个电容8，所述电阻7和电容8相互串联构成RC吸收电 路6后再与晶闸管4并联，所述RC吸收电路6两端还并联有充电支路9，所述 充电支路9包括一个电阻10和一个二极管11，所述电阻10和二极管11相互串 联构成充电支路9后再与RC吸收电路6并联连接；所述三相半控桥式整流电路 3两端有导线引出，所述引出导线分别连接至所述母线电容2两极，所述母线电 容2两端还并联有一个高频电容12，所述母线电容2与三相半控桥式整流电路3 之间的导线上还连接有一个平波电感13，所述平波电感13连接在所述晶闸管4 的阴极和所述母线电容2的正极之间的导线上；还包括有输入过压吸收电路14， 所述输入过压吸收电路14包括三个压敏电阻15，所述三个压敏电阻15采用星 型接法相互连接构成输入过压吸收电路14，所述输入过压吸收电路14上有三根 导线引出，所述引出导线分别连接至所述同电源三相线相连接的导线1上。
本实用新型为了避免在系统上电时功率单元母线电容充电过大，引起太大的 di/dt，也避免二极管瞬间导通时承受超过其耐受能力的di/dt，引起二极管的损 坏，从而引起功率单元故障。在级联型高压变频器中，将功率单元输入部分由常 见的二极管整流桥(如图1所示)改造成三相半控桥式整流电路并外加充电支路， 如图2所示。根据图2所示本所述预充电电路由一个三相半控桥式整流电路3、 三个充电支路9、 一个平波电感13和一个高频电容12构成，实现对功率单元中 的母线电容2充电；压敏电阻15和三个RC吸收电路6实现对三相半控桥式整流电路3的过压保护。所述三相半控桥式整流电路3由晶闸管4、 二极管5构成; 充电支路9由充电电阻10、 二极管11构成，其他二个支路参数均与此支路相同； 输入过压吸收电路14由三个压敏电阻15构成，按照星型联结组成；RC吸收电 路6由电容8和电阻7串联组成，其他二个支路参数均与此支路相同。在系统上 电工作时，先投入预充电支路，即二极管5和二极管11，此时工作在全桥整流 状态，并通过电阻10分别对相应桥臂限流，且经平波电感13对母线电容2充 电，平波电感13会抑制充电电流的di/dt值；高频电容12会抑制母线电压高次 谐波。当直流母线电压被预充电到适当的值后触发晶闸管4，再通过逐步调节晶 闸管4触发角度使直流的母线电容2被冲到额定电压值，最后置晶闸管4工作在 最大导通角状态，即晶闸管4和二极管5工作在三相全桥整流状态，此时充电支 路也只有极小电流流过，功率消耗极小，不会影响系统正常运行。在上电过程以 及正常运行中，压敏电阻15以及RC吸收电路6可避免晶闸管4承受输入操作 过电压和雷击过电压，这样，在功率单元投入强电时和正常运行中，二极管整流 桥和母线电容2均将不再承受较大的dv / dt值和di / dt值，使系统安全性和可 靠性大大增强。同时，本充电支路外形和功率均较小，可置于功率单元内部的母 线排上，安装空间无需特别配置。
权利要求1、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，其特征在于还包括三相半控桥式整流电路，所述三相半控桥式整流电路包括三个完全相同相互并联连接的支路，所述每个支路包括相互串联的一个晶闸管和一个二极管，所述三个支路中的晶闸管共阴极、二极管共阳极相互并联连接，所述同电源三相线相连接的导线连接至晶闸管和二极管之间；所述晶闸管两端并联有RC吸收电路，所述RC吸收电路包括一个电阻和一个电容，所述电阻和电容相互串联构成RC吸收电路后再与晶闸管并联，所述RC吸收电路两端还并联有充电支路，所述充电支路包括一个电阻和一个二极管，所述电阻和二极管相互串联构成充电支路后再与RC吸收电路并联连接；所述三相半控桥式整流电路两端有导线引出，所述引出导线分别连接至所述母线电容两极，所述母线电容两端还并联有一个高频电容，所述母线电容与三相半控桥式整流电路之间的导线上还连接有一个平波电感，所述平波电感连接在所述晶闸管的阴极和所述母线电容的正极之间的导线上。
2、 根据权利要求1所述的一种新型级联型高压变频器预充电电路，其特征在于还包括有输入过压吸收电路，所述输入过压吸收电路包括三个压敏电阻，所 述三个压敏电阻采用星型接法相互连接构成输入过压吸收电路，所述输入过 压吸收电路上有三根导线引出，所述引出导线分别连接至所述同电源三相线 相连接的导线上。
专利摘要本实用新型涉及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。由于本实用新型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。本实用新型解决了级联型高压变频器功率单元的输入二极管整流桥和母线电容，在上电时承受过高di/dt值的问题，从而提高了系统的安全性和可靠性，同时成本也较为低廉。
文档编号H02M5/44GK201388156SQ20092014323
公开日2010年1月20日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者唐韦韦, 俊 姚, 燕 杜, 杨向真, 杨春正, 苏建徽, 谢富华, 静 贺, 马志保 申请人:安徽颐和新能源科技股份有限公司