[发明专利]一种小冲击电流的低压换流器软启动控制方法

说明书

本发明公开了一种小冲击电流的低压换流器软启动控制方法，该方法适用于一种小冲击电流低电压换流器软启动电路，由一个直流侧的软启动电阻，一个和软启动电阻串联的开关器件IGBT，一个与软启动电阻和IGBT串联支路相并联作为旁路开关的单极直流断路器构成。该电路通过串接于直流母线与直流电容之间，构成装置的小冲击电流软启动回路。利用上述方法，可在保证三相换流器快速完成软启动过程的同时，进一步降低了换流器在软启动过程中对交流系统以及换流器自身器件的冲击，在保护装置自身运行安全的同时，也减轻了装置在启动过程中对系统的影响。

技术领域

本发明涉及基于电力技术的低压换流器应用技术领域，具体为一种小冲击电流的低压换流器软启动控制方法。

背景技术

近些年来，随着电力电子技术的飞速发展，基于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等开关器件的电力电子设备广泛应用于不间断电源、变频调速、动态无功补偿、电能质量治理、电动汽车、新能源接入等领域。而在低压三相配电系统中，三相两电平电压源型换流器拓扑作为应用最为典型的电路拓扑，在各种电力电子技术的应用场合中得到了最为广泛的应用。例如，应用于电机调速的三相变频器、应用于动态无功补偿的静止无功发生器、以及应用于电能质量中谐波问题治理的有源电力滤波器等，均以该拓扑作为应用电路并加以针对性的优化，然后施加相应的控制来实现。而此类基于三相两电平电压源型换流器的电力电子装置，在正常工作之前都需要通过交流系统对装置的直流电容进行预充电，待直流侧电容充电至额定直流电压后，装置才可以开始正常逆变工作，实现各类电力电子装置预先设定的功能。

目前常用的方法是在装置的三相交流出口与系统电源之间每相各串联一个软启动电阻，每个电阻两端并联一个旁路开关，构成装置的软启动电路。当装置开始工作前，电阻两端旁路开关断开；此后装置接入交流系统，交流系统通过三相两电平换流器中与IGBT反并联的二极管构成不控整流电路，对装置的直流电容进行充电，其充电电流的大小则通过软启动电阻的阻值来进行限制；待直流电容电压充到设定电压后，软启动电阻两端的旁路开关闭合，将软启动电阻旁路，直流电容电压继续小幅上升，装置开始正常逆变工作。上述软启动电路实现方案，其电路上至少需要三个软启动电阻、一个三相交流断路器作为旁路开关来实现，这无形中增加了装置的制造成本，影响了装置的大规模推广；此外，由于软启动电阻的阻值需要综合考虑装置接入系统时所产生的冲击电流以及交流系统对直流电容的充电时间这对矛盾，在这二者之间进行折中选取，因此采用该方案进行启动，还是难以避免的会产生一定的冲击电流，对交流系统及装置自身的器件产生一定的冲击。

针对上述问题，本发明提出了一种小冲击电流低电压换流器软启动电路，由一个直流侧的软启动电阻，一个和软启动电阻串联的开关器件IGBT，一个与软启动电阻和IGBT串联支路相并联作为旁路开关的单极直流断路器构成。该电路通过串接于直流母线与直流电容之间，构成装置的小冲击电流软启动回路。装置投入系统时，该软启动电路中的旁路开关断开，IGBT处于闭锁状态；待电路接入系统后，通过控制IGBT触发脉冲的占空比，实现充电电流可调的直流电容充电过程；待直流电容电压充到设定值时，旁路开关闭合将软启动电阻和IGBT旁路；与此同时，封锁IGBT的触发脉冲，IGBT进入闭锁状态，完成装置的启动过程。

基于上述电路，若仍采用普通三相两电平换流器的常规软启动方法，则本发明所提小冲击电流低电压换流器软启动电路仍不能达到设计目标，减少换流器在软启动过程中对系统及设备本身器件的电流冲击，甚至将导致换流器无法达到工作所需的直流电压，直接影响换流器的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小冲击电流的低压换流器软启动控制方法，该方法适用于本发明中所提小冲击电流低电压换流器软启动电路，在保证三相换流器快速完成软启动过程的同时，进一步降低了换流器在软启动过程中对交流系统以及换流器自身器件的冲击，以解决上述背景技术中提出的问题。