工频变压器的激磁涌流抑制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压电机电源变换器的控制领域，具体是涉及一种工频变压器的激磁涌流抑制电路。
【背景技术】
[0002]工频变压器或者大功率高压变频器的输入端移相变压器，在上电合闸瞬间，由于变压器磁场未建立，而大功率变压器内阻一般非常小，在这种情况下，相当于变压器短路，在电网上出现较大的激磁涌流。传统方法是通过高压真空断路器等开关直接将电网与变压器接通。
[0003]上述方案存在以下缺陷:
[0004](1)激磁涌流特别大。高压真空断路器合闸瞬间，在电网端出现持续振荡、逐渐衰减的激磁涌流，激磁涌流幅度可达10倍变压器的额定电流。
[0005](2)随着变压器容量的增加，变压器的内阻随之减小，在合闸上电时，激磁涌流的幅度、振荡次数和时间都相应增加。
[0006](3)激磁涌流造成电源输入端高压开关柜跳闸，导致同一电网上的其他用电负载停运。
[0007](4)激磁涌流属于谐波电流，带来严重的电磁兼容干扰，造成同一电网其他用电负载工作不正常。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种工频变压器的激磁涌流抑制电路，能够有效减小变压器上电瞬间的激磁涌流，增强电网的可靠性。
[0009]本实用新型提供一种工频变压器的激磁涌流抑制电路，用于将变压器L接入电网Vg，该激磁涌流抑制电路包括主电路和控制电路，主电路的一端与电网Vg连接，另一端与变压器L连接，其特征在于:所述主电路包括功率绕线电阻R、控制开关K1、电压传感器PT、电流传感器CT，功率绕线电阻R的两端并接到控制开关K1的主触点上，功率绕线电阻R和控制开关K1共同构成变压器L的外置可调阻抗；功率绕线电阻R的一端与电网连接，另一端与电压传感器PT连接，电压传感器PT通过电流传感器CT与变压器L连接；
[0010]所述控制电路包括模拟信号接收电路、模拟信号比较电路、逻辑电平转换电路、时间继电器J、开关量输入输出电路，电压传感器PT、电流传感器CT均与模拟信号接收电路相连，模拟信号接收电路与模拟信号比较电路相连，模拟信号比较电路、时间继电器J均与逻辑电平转换电路相连，逻辑电平转换电路与开关量输入输出电路相连，开关量输入输出电路通过电缆与控制开关K1相连。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述模拟信号接收电路包括第一运算放大器0P1、第二运算放大器0P2，电压传感器PT的输出端通过电缆连接到第一运算放大器0P1的同相输入端，第一运算放大器0P1接收电压传感器PT输出的电压信号V，第一运算放大器0P1输出的电压信号为VO ;电流传感器CT的输出端通过电缆连接到第二运算放大器0P2的同相输入端，第二运算放大器0P2接收电流传感器CT输出的电流信号A，第二运算放大器0P2输出的电流信号为A0。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述模拟信号比较电路包括电压基准源、电流基准源、第一比较器CMP1和第二比较器CMP2，第一比较器CMP1的反相输入端与电压基准源相连，第一比较器CMP1的同相输入端连接到第一运算放大器0P1的输出端，CMP1接收0P1输出的电压信号V0，第一比较器CMP1输出的电压信号为VI ;第二比较器CMP2的反相输入端与电流基准源相连，第二比较器CMP2的同相输入端与第二运算放大器0P2的输出端相连，CMP2接收0P2输出的电流信号A0，CMP2输出的电流信号为A1。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述电压基准源的电平值是额定电压*80 %。
[0014]在上述技术方案的基础上，所述电流基准源的电平值是额定电流*80%。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述控制开关K1包括3个控制接口:反馈接口、分闸接口、合闸接口，每个接口连接2根电缆。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述开关量输入输出电路包括第一光親IN1、第二光親IN2、第三光耦IN3、中间继电器0C，第一光耦IN1的输入端连接到用户的起动命令，输出引脚信号为Start ;第二光耦IN2的输入端连接到用户的停止命令，输出引脚信号为Stop，第三光耦IN3的输入端连接到主电路中控制开关K1的反馈接口，输出引脚信号为State ;中间继电器0C由线包、第一触点0U1、第二触点0U2组成，线包的控制引脚连接到逻辑电平转换电路，第一触点0U1是常闭点，连接到主电路中控制开关K1的分闸接口，第二触点0U2是常开点，连接到主电路中控制开关K1的合闸接口。
[0017]在上述技术方案的基础上，所述逻辑电平转换电路包括第一与门AND1、第二与门AND2、逻辑电路L0G，AND1和AND2是两个逻辑门，功能是实现“逻辑与”，其中，AND1是“三输入”与门，AND2是“双输入”与门；L0G是由三极管和二极管构成的逻辑电路；AND1的三个输入端分别连接到CMP1的输出端、CMP2的输出端、时间继电器J的输出端，其信号分别为V1、A1和Tl，AND1输出的信号为SI ；ADN2的两个输入端分别连接到AND1的输出端、第二光耦IN2的输出端，其信号分别为S1和S2，AND2输出的信号为S3 ;逻辑电路LOG的输入端包括State、Stop、Start，分别连接到第三光耦IN3的输出端、第二光耦IN2的输出端、第一光耦IN1的输出端，LOG输出的控制信号为0N/0FF。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述时间继电器J包括线包控制引脚、延迟时间设置引脚、输出端，线包控制引脚连接到LOG的输出端，接收LOG输出的控制信号0N/0FF，延迟时间设置引脚的输入是用户设置的延时时间，时间继电器J的输出端与第一与门AND1的输入端连接，时间继电器J输出的信号为高电平T1。
[0019]在上述技术方案的基础上，所述电缆采用单芯2.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘护套编织屏蔽控制电缆。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的优点如下:
[0021](1)本实用新型将功率绕线电阻R作为外置阻抗，串联到用户的变压器中，在变压器合闸瞬间，作为变压器的内阻；当没有外置阻抗时，变压器合闸瞬间，内部磁场未建立，激磁涌流约为:1m = Ue/Rdc, Im为激磁涌流，Ue为合闸电压，Rdc为变压器的直流阻抗；由于通常的变压器直流阻抗远小于其感抗，所以激磁涌流会达到10倍额定电流后才会振荡衰减到额定值，采用功率绕线电阻作为外置阻抗后，激磁涌流约为:1m’ = Ue/(Rdc+R)，Im’为增加外置阻抗后的激磁涌流，功率绕线电阻R为外置电阻的阻抗，因此，从理论上，增加了外置阻抗后，可以减小激磁涌流，减小的程度与外置阻抗的大小有关。本实用新型应用在大功率高压变频器的变压器上电过程，运用此电路给高压大功率变压器上电，能够有效减小变压器上电瞬间的激磁涌流，增强电网的可靠性。
[0022](2)当变压器的容量越大，变压器的直流阻抗越小，根据(1)中的理论，合闸时的激磁涌流幅度会越大，振荡衰减到额定值的时间会更长。采用功率绕线电阻作为外置阻抗，配合延时合闸时间，利用时间继电器，提供合适的延时时间，让大容量的变压器的激磁涌流能够适时衰减到额定值。
[0023](3)本实用新型利用功率绕线电阻R，配合控制开关K1，作为外置阻抗，在变压器上电时，投入外置阻抗；在变压器激磁完成、激磁涌流降低到额定状态后，功率绕线电阻R上的控制开关K1闭合，短接了功率绕线电阻R的两端，电流不经过R，相当于切除外置阻抗，实现了变压器内阻的调节，使得用户的变压器在上电过程中的激磁涌流大大降低，在上电后能够正常带负载运行。由于外置功率绕线电阻在上电过程中，与变压器的直流阻抗串联在一起，降低了激磁涌流，所以电源输入端高压开关柜不会由于过电流而跳闸，不会导致同一电网上的其他用电负载停运不能工作的事故。
[0024](4)由于激磁涌流是个振荡衰减的电流，在振荡衰减的过程中，会产生较强的EMC (Electro Magnetic Compatibility,电磁福射兼容)干扰问题，其电磁福射强度与激磁涌流的幅度、持续时间成正相关的关系；采用功率绕线电阻作为外置阻抗，在上电时降低激磁涌流，也就减小了 EMC。
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型实施例中工频变压器的激磁涌流抑制电路的结构示意图。
[0026]图2是本实用新型的一个实施例所提供的工频变压器的激磁涌流抑制电路的实际应用场景。
[0027]图中:R是功率绕线电阻，K1是并接在R上的控制开关，用于投入或切除R;PT是电压传感器，PT输出的电压信号是V ;CT是电流传感器，CT输出的电流信号是A ；0P1是第一运算放大器，0P2是第二运