[发明专利]一种变压器合闸励磁涌流消除器

权利要求书

1.一种变压器合闸励磁涌流消除器，包括电压测量模块、控制器、电源模块，其特征在于：电压测量模块分别与系统侧电压互感器和负载侧电压互感器连接，电压检测还连接控制器，控制器连接电源模块；

所述电压测量模块用于测量电网系统侧和负载侧母线电压，包括电压变换器、电压形成及运算放大器回路、采样保持及AD转换器，电压变换器连接电压形成及运算放大器回路，电压形成及运算放大器回路连接采样保持及AD转换器；

所述控制器包括CPU模块、PWM驱动电路、人机接口模块、断路器控制与状态模块，CPU模块连接有采样保持及AD转换器，CPU模块还分别与PWM驱动电路、人机接口模块、断路器控制与状态模块连接；

所述电源模块包括励磁电源、整流滤波器、PWM逆变器，励磁电源连接整流滤波器，整流滤波器连接PWM逆变器，PWM逆变器连接主变压器负载侧，整流滤波器和PWM逆变器还与PWM驱动电路连接；所述整流滤波器和PWM逆变器由大功率电力电子电器组成。

2.根据权利要求1所述一种变压器合闸励磁涌流消除器，其特征在于：还包括励磁变压器，励磁变压器设于PWM逆变器与负载侧母线之间，当励磁侧电压较高时，可使用励磁变压器升高励磁电压至变压器励磁侧额定电压。

3.根据权利要求1所述一种变压器合闸励磁涌流消除器，其特征在于：所述人机接口模块包括显示器、键盘，用于向CPU模块输入系统参数、控制指令等。

4.根据权利要求1所述一种变压器合闸励磁涌流消除器，其特征在于：所述断路器控制与状态模块包括光电隔离器、并行接口电路，光电隔离器设于系统侧断路器与负载侧断路器处，系统侧断路器、负载侧断路器的位置、状态信号经过光电隔离器的隔离转换后，通过并行接口电路连接CPU模块；同时，CPU通过并行接口电路、光电隔离器向系统侧断路器、负载侧断路器发送分闸、合闸命令，控制断路器的分闸、合闸。

5.根据权利要求1所述一种变压器合闸励磁涌流消除器，其特征在于：所述大功率电力电子电器为IGBT、IGCT、GTO、MOSFET或SIT。

6.采用如权利要求1-5任意一项所述一种变压器合闸励磁涌流消除器的方法，其特征在于：在控制器控制下，在变压器负载侧绕组加入幅值从0开始快速增大的励磁电压，而在变压器系统侧绕组上产生与系统侧母线电压相位一致的绕组电压，在变压器负载侧励磁电流达到额定励磁电流时，变压器系统侧绕组产生额定电压，通过控制器微调PWM逆变器调制信号，使变压器系统侧绕组电压与系统侧母线电压大小、相位完全一致，满足同期合闸条件，系统侧断路器合闸时，变压器铁芯中已建立了稳态磁场，变压器合闸不经过暂态过程，绕组中不产生励磁涌流。

7.采用如权利要求1-5任意一项所述一种变压器合闸励磁涌流消除器的方法，其特征在于：在变压器空载合闸前，CPU模块通过调节PWM调制信号，通过总线及并行接口电路，向整流滤波器和PWM逆变器的大功率电力电子器件栅极发送控制命令，控制大功率器件的导通与截止，从而控制PWM逆变器输出从0开始快速增大的输出电压，经过励磁变压器升压成为合闸主变压器的励磁电压；CPU模块控制PWM调制信号，使其相位复合根据变压器参数计算结果、幅值为从0开始的、按预定函数（如斜坡函数、双曲函数）曲线快速增加，使PWM逆变器输出电压快速达到稳定值，励磁变压器输出电压快速达到合闸主变压器的额定励磁电压，变压器绕组中产生的励磁电流也从0开始快速增加并迅速达到额定值，变压器系统侧绕组电压也快速达到稳定电压；通过测量系统侧及负载侧的母线经过电压互感器输入CPU模块的电压，计算变压器系统侧绕组电压与系统侧母线电压的相位与幅值差，微调PWM逆变器调制信号，使变压器系统侧绕组电压与系统侧母线电压大小、相位完全一致，完全满足同期合闸条件，此时，控制器向系统侧断路器发出合闸命令，变压器完成合闸操作；变压器合闸时，铁芯中已建立稳态磁场，绕组电压等于系统侧母线电压，变压器合闸不经过暂态过程直接进入稳态运行状态，变压器绕组中不产生励磁涌流，此时，变压器合闸励磁涌流消除器可以停止工作、退出运行状态。