[发明专利]一种混合式配电变压器及其上电软启动方法

权利要求书

1.一种混合式配电变压器的上电软启动方法，其特征在于，该方法基于一种混合式配电变压器，该混合式配电变压器包括三相三绕组主变压器、三相隔离变压器、背靠背变流器与控制电路；其中，三相三绕组主变压器一次侧接入电网侧，其二次侧为接入负载侧，第三绕组为控制绕组，与并联变流器相连接；三相隔离变压器的二次侧绕组与串联变流器连接，网侧绕组与三相三绕组主变压器一次侧绕组串联，串联变流器和并联变流器通过背靠背中间有直流母线的方式进行连接；三相隔离变压器的切换开关装置是由可控开关管进行控制并联在隔离变压器绕组的一次侧，并由同一个开关信号进行控制；控制电路的控制器以DSP芯片为控制器核心，采集板有霍尔电压电流传感器用于测量一次侧电流与二次侧负载电压，并由电流信号调理电路，电压信号调理电路进行调理进入控制芯片进行数据处理，后级驱动电路以背靠背变流器两个三相全桥逆变进行输出，由DSP产生的PWM信号控制背靠背变流器的IGBT与控制开关的工作；背靠背变流器由串联变流、并联变流器和中间共用的直流母线电容组成，在公共直流母线电容上串联有限流电阻，继电器切除装置并联在限流电阻两端，由控制板进行控制适时切除，串联变流器、并联变流器的IGBT由DSP为核心的控制电路板发出调制信号进行控制；

该方法依次包括：变流器母线上电的控制、限流电阻的切除以及三相隔离变压器切换开关装置的开关控制；

变流器母线上电的控制包括两个阶段，预充电阶段与可控整流充电；预充电阶段混合式配电变压器进行供电，工作初始状态时三相隔离变压器切换开关装置处于导通状态，三相隔离变压器未接入电路；接通网侧并网开关组进行预充电，三相三绕组主变压器第三绕组接入并联变流器进行不控整流对母线电容缓慢充电；可控整流充电阶段，经电压传感器测量母线电压达到不控整流设定值时，给定值与当前母线电容电压值还有差距，电压差会导致控制器产生的开关充电信号产生较大的冲击电流；此时采用两种方式进行限流：a.硬件上继续保有限流电阻进行电流限流；b.软件程序上采用控制策略进行可控充电，具体策略为在整个未到达额定值的充电阶段采用如下公式的积分分离式PI控制器，

其中，K_I为PI控制器的积分系数，δ为输入信号与参考值的误差，h_up和h_down是误差的上限与下限；

同时对充电电流采用基于开关阈值的分段输出；

其中I_lim是电流极限阈值，U_o为直流母线电压偏差阈值，Δu_D为当前电压值与设定值的误差，电容器充电当母线电压U_DC上升到接近额定时，速度比之前更快。

2.根据权利要求1所述的一种混合式配电变压器的上电软启动方法，其特征在于，限流电阻的切除，当系统为可控整流状态时，母线上的充电电流会明显增高，出现过电流的情况，使用限流电阻R进行限流；传感器采集检测母线电压，如果达到预设值，由霍尔电压传感器及调理电路输入信号到DSP控制芯片，判断输出由控制器发出信号控制切除位于直流母线上的限流电阻开关以切除限流电阻。

3.根据权利要求2所述的一种混合式配电变压器的上电软启动方法，其特征在于，三相隔离变压器切换开关装置的开关控制，背靠背变流器母线电容C_DC电压达到设定值并稳定时，投入三相隔离变压器工作回路电压进行负载电压的补偿；由控制器给出驱动信号驱动串联变流器的晶闸管处于阻断状态；三相隔离变压器进行建压，并由控制器开始进行PWM补偿信号的调制，进行二次绕组侧电压的补偿。