[发明专利]中压电网电源馈电的输入滤波器预充电

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电网。更具体而言，本发明涉及减小中压电网应用中使用的大功率整流器输入滤波器中的过电压和涌流。

背景技术

在常规电力的发电、传输和配电中，电力以在高交流(AC)电压下通过电网长途传输的。在一些情况下，由于各种原因，这些高交流电压必须要作为高直流(DC)电压传输。直流输电的基本原理是利用整流器将交流电压变换成直流电压。在这个过程中常常要用到大功率电压源或电流源整流器。

如本领域的技术人员所知，大功率电压源或电流源整流器通常是由中压电网电源馈电的。电感器电容器(LC)输入滤波器用于为中压电网电源馈电。LC输入滤波器还辅助相关供电装置的换向过程以及滤除通常与大功率整流相关联的线外电流谐波。

更具体而言，LC滤波器被设计成实现开关谐波的期望水平衰减，并避免正常运行期间残余谐波被放大。不过，对于大功率应用而言，通常对用于大功率整流器的输入滤波器进行轻微阻抑以避免过大的功率损耗。

输入滤波器和电源变压器中固有的功率损耗提供了最低程度的阻尼。输入LC滤波器这样低的固有阻尼因子通常会在随后直接将输入滤波器连接到中压电网电源时导致输入滤波器电容器两端过度的过电压应力。

这个问题的常规预充电方案是采用串联连接的电阻器降低电容器两端的过电压和关联的涌流。不过，这种方案需要使用笨重的预3电电阻器。这些笨重的预充电电阻器不仅降低了整个系统的效率，而且为优化输入滤波器的预充电留下了有限空间。

其他常规预充电方案采用了额外的预充电电路部件，例如预充电电阻器和接触器，导致系统成本上升，并降低了整个系统的效率。这些不希望有的后果尤其适用于直接由中压电网电源(例如6kV+)馈电的大功率AC-DC变换器。这里，对于最坏的情况，如果预充电电阻器未受到重阻抑，涌流会在电网终端处导致严重电流失真。

其他常规方案包括使用交流侧预充电取代直流侧预充电。不过，使用交流侧预充电取代直流侧预充电面临着要让滤波电容器采取极小值的挑战。小滤波电容器值导致从每相到地的连接产生相应小的阻抗。因此，这种方法也不能消除涌流和过电压。

发明内容

考虑到上述不足，需要这样的方法和系统，它们能够消除为了减小输入滤波器电容器两端过电压应力和涌流而对笨重预充电电阻器的需求。更具体而言，需要在连接到中压电网电源时便于实现平滑电压上升和零涌流的方法和系统。

本发明的实施例提供了一种装置，所述装置包括配置成向电容器供应预充电电压的变压器，以及配置成耦合到变压器并对增大的调制指数做出响应的变换器。在电容器变得基本充满之后的时间量子之内调制指数增大，且在所述时间量子期间预充电电压基本恒定。

一个例示性实施例提供了一种无需采用任何预充电电阻器的输入滤波器总体受控预充电方案，以在滤波器电容器上提供平稳的电压上升和交流侧的零涌流。可以预编程示范性预充电方案以在整个预充电过程期间为输入滤波器预充电输送恒定的小功率。这种方法还使用了具有更低功率额定值的预充电变压器。可以利用更低的功率额定值降低整个系统成本并改善整个系统的效率。

在实施例中，在预充电操作期间控制交流侧变换器作为逆变器，以产生输入滤波器电容器两端与电网电源电压同步的电压。通过这种方式，可以实现输入滤波器平稳连接到中压电网电源，无需在示范性电路的交流侧变换器的交流侧的输入滤波器两端设置箝位电路。如下文更详细所述，可以通过编程适当的调制指数曲线来使实施例中实现的预充电功率最小化。

下文参考附图详细描述本发明的其他特征和优点，以及本发明各实施例的结构和操作。要指出的是，本发明不限于这里描述的具体实施例。这里给出这样的实施例仅仅是为了例示的目的。基于本文包含的教导，额外的实施例对于相关领域的技术人员将是显而易见的。

附图说明

附图被并入本文并形成说明书的一部分，例示了本发明的实施例，并与描述一起进一步用于解释本发明的原理，使相关领域的技术人员能够制作和使用本发明。

图1是用于减小过电压和涌流的常规预充电输入滤波器电路的示意图。

图2是根据本发明实施例构造的示范性预充电输入滤波器电路的方框图。

图3是与图2的例示相关联的示范性时序图的图示。

图4是实践本发明实施例的示范性方法的流程图。

图5是可以实施本发明实施例的示范性计算机系统的例示。

具体实施方式