[发明专利]一种中高压大容量变流器软启动系统及方法

权利要求书

1.一种中高压大容量变流器软启动系统，所述的变流器的主回路包括由输入端至输出端依次连接的中高压电源、进线断路器QF、主变压器T1、变流器网侧功率单元G1、变流器直流侧电容；

其特征在于，所述的软启动系统包括由输入端至输出端依次连接的低压电源、进线接触器KM1、限流电阻R、辅助变压器T2、整流桥ZL1，还包括旁路接触器KM2，旁路接触器KM2并联在限流电阻R的两端；整流桥ZL1的输出端连接至变流器直流侧电容的两端DC+和DC-；

还包括第一电压互感器PT1、第二电压互感器PT2和控制器，第一电压互感器PT1检测变流器主回路中进线断路器QF前端的电压，第二电压互感器PT2检测进线断路器QF后端的电压，控制器输入端接收第一电压互感器PT1和第二电压互感器PT2的电压信号，输出端输出PWM信号至变流器网侧功率单元G1中，用于控制变流器网侧功率单元G1的触发。

2.权利要求1所述的一种中高压大容量变流器软启动系统的软启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，完成对所述变流器预充电，并保持对变流器预充电；

第二步，完成对所述主变压器的预励磁；

第三步，断开进线接触器和旁路接触器，退出软启动回路；

第四步，退出软启动回路同时，停止变流器网侧运行，闭合进线断路器，所述中高压大容量变流器实现与中高压电源并网连接，完成软启动。

3.根据权利要求2所述的一种中高压大容量变流器软启动系统的软启动方法，其特征在于，所述的预充电的方法，具体如下：

1)闭合进线接触器，断开旁路接触器，低压电源经限流电阻连接辅助变压器原边绕组，辅助变压器对低压电源电压进行变压，整流桥将辅助变压器的副边绕组电压整流为直流电，整流桥输出端与变流器直流侧相连，实现对变流器直流侧电容器组的预充电，限流电阻限制预充电电流大小；

2)当变流器直流侧电压达到第一预设值，保持进线接触器闭合，闭合旁路接触器，限流电阻旁路退出，低压电源与辅助变压器原边绕组直接相连，辅助变压器的副边绕组电压进一步升高，辅助变压器的副边绕组电压经整流桥整流后，对变流器直流侧电容器组进一步充电，当变流器直流侧电压达到第二预设值，完成对变流器预充电，保持进线接触器和旁路接触器闭合。

4.根据权利要求2所述的一种中高压大容量变流器软启动系统的软启动方法，其特征在于，所述的对主变压器的预励磁的方法，具体如下：

进线断路器保持断开状态，控制器采集并处理进线断路器两侧电压信号，以进线断路器输入端即近中高压电源端电压信号为基准，采用矢量控制方式控制变流器网侧运行，将变流器直流侧电容器组的直流电逆变为交流电，经主变压器副边绕组在主变压器原边绕组感应出电压，实现对主变压器的逐步预励磁，直到进线断路器两侧电压幅值、频率、相位达到一致，完成对主变压器的预励磁。

5.根据权利要求4所述的一种中高压大容量变流器软启动系统的软启动方法，其特征在于，所述的对主变压器的预励磁的控制方法包括如下：

所述的控制器包括如下模块：

电压处理模块：通过电压互感器采集进线断路器两端电压信息，对获取的电压幅值、频率、相位信息进行坐标变换处理，得到矢量控制需要的信号；

主运算模块：根据电压处理模块得到的信号，进行矢量控制运算，产生调制信号，并对进线断路器两侧电压幅值、频率、相位是否达到一致进行判断；

信号调理模块：根据主运算模块的调制信号生成驱动控制信号，控制网侧变流器运行；

逻辑控制模块：对变流器预充电与预励磁等运行状态进行逻辑判断与控制；

开关控制模块：控制各断路器、接触器的闭合与断开；

对主变压器的预励磁的控制方法为：进线断路器QF保持断开状态，控制器的电压处理模块采集进线断路器两侧的电压信号一：三相交流U_a1、U_b1、U_c1和电压信号二：三相交流U_a2、U_b2、U_c2，并以电压信号一的相位θ为基准进行坐标变换得到电压信号一的两相直流U_d1、U_q1和电压信号二的两相直流U_d2、U_q2，控制器的主运算模块以电压处理模块处理后的电压信号一的两相直流U_d1、U_q1为基准，对处理后的电压信号二的两相直流U_d2、U_q2进行闭环控制，分别对U_d1和U_d2、U_q1和U_q2进行PID控制，并以电压信号一的相位θ为基准进行坐标变换得到调制信号，控制器的信号调理模块，根据主运算模块的调制信号生成驱动控制信号发送给变流器网侧，即采用矢量控制方式控制变流器网侧运行，将变流器直流侧电容C1和变流器直流侧电容C2的直流电逆变为交流电，经主变压器T1副边绕组在主变压器T1原边绕组感应出电压，实现对主变压器T1的逐步预励磁，直到控制器的主运算模块判断进线断路器QF两侧电压：电压信号一和电压信号二的幅值、频率、相位达到一致，完成对主变压器的预励磁。