低压集中充电型高压变频器

• 关键词：高压变频器,低压,集中充电
• 作者：杨顺禄
• 摘要：本文以广东明阳龙源电力电子有限公司设计的低压集中充电型高压变频器为例，介绍了在高压变频器上高压电之前，对功率单元进行充电的必要性，指出了低压集中充电型高压变频器的优势。

1．引言

伴随人类生产力的高速发展，能源消耗日益增加，如何节约和充分利用能源成为当今社会生产发展最为重要的问题。高压变频器以其卓越的调速性能、显著的节电效果在各领域得到广泛应用。

MYVERT-D系列高压变频器是广东明阳龙源电力电子公司设计生产的模块串联多电平电压型高压变频器，该系列高压变频器主电路采用模块串联方式，通过将若干个独立的低压变频功率模块输出串联的方式实现高压直接输出。它是集大功率电力电子控制技术、微电子技术、高速光纤通信技术、自动化控制技术和高电压技术等多学科为一体的高新技术产品。广东明阳龙源电力电子公司在高压变频产品领域有16年的设计、生产及现场可靠运行的丰富经验和技术积累。

2. 高压变频器功率单元充电的必要性

高压变频器在开始上电时,功率单元电容组初始为零电压，启动瞬间的冲击电流很大，这会对功率单元内部储能电解电容器组、整流元件及用户的用电均带来不利影响。为了防止高压变频器功率单元在上电时电容器组初始充电的“电涌”而造成高压变频器的损坏，一般的解决方法是高压变频器的每个功率单元在整流桥与储能电解电容器组之间的直流母线上串接功率电阻的方式，当储能电解电容器组充电达到一定电压值，通过闭合并联接触器将功率电阻短路，防止了巨大充电“电涌”。但是此方法存在每个单元都需要安装功率电阻和接触器控制电路的弊端,不仅增加了成本还增加了工艺上的复杂度。

3. 低压集中充电型高压变频器系统框图

图1

如图1所示, 高压变频器由每个功率单元都配置充电电阻和交流接触器，改为集中放置在功率单元外面构成的低压集中充电型高压变频器。低压集中充电电路串联在移相变频器辅助绕组和低压电源之间，低压集中充电电路包括充电保护空开QF1、接触器KM1、充电电阻R1，集中充电装置的低压AC380V电源经保护空开QF1、接触器KM1、充电电阻R1、输入到移相变压器380V辅助绕组侧。低压电源通过集中充电电路向移相变压器的辅助绕组供电,在移相变压器的副边绕组上产生感应电压，从而对功率单元的直流电容进行反高压充电。

4. 控制方案

低压集中充电型高压变频器的高压上电操作过程是通过触摸屏以及PLC的逻辑控制共同完成的，具体操作如下：

①在做好相关安全措施，确保人身安全后，确认高压真空断路器QF11在分闸位；

②合上充电保护空开QF1；

③高压变频器无任何故障的情况下，系统就绪后，在触摸屏上下发充电指令；

④PLC进入自动充电逻辑控制程序，合接触器KM1，低压电源通过充电电阻R1向整流变压器的辅助绕组供电；

⑤移相变压器的副边绕组上产生感应电压，对功率单元的直流电容进行缓慢充电；

⑥等待功率单元的直流电压达到80%的额定值，每个功率单元都充电完成后，自动分开KM1；

⑦合闸高压真空断路器QF11，高压变频器高压上电完成。

5．结语

低压集中充电型高压变频器，较之市场现有的高压变频器所使用充电元件的数量少，能极大地降低了产品成本，高压变频器由每个功率单元都配置充电电阻和交流接触器，改为集中放置，可以降低功率单元内部布线的难度和工艺复杂性，降低高压变频器故障发生的概率，有利于提高装置的可靠性，降低成本，能有效地缩小整机体积空间，同时也为运输、安装、维护带来方便。同时能够限制上高压电过程对功率单元内的直流电容和整流器件产生的冲击，延长高压变频器的使用寿命，提高了高压变频器的可靠性。

6．参考文献

[1]王兆安 刘进军.电力电子技术[M].第5版.机械工业出版社，2009.

[2]倚鹏.高压大功率变频器技术原理及应用.[M]人民邮电出版社，2008.

[3]Jai P. Agrawal. Power electronic systems theory and design[M].Prentice Hall,2011.

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