專利名稱：高壓變頻器及高壓變頻器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制電動機(jī)用的高壓變頻器及高壓變頻器系統(tǒng)。
技術(shù)背景目前，公知的高壓變頻器(以下簡稱變頻器)廣泛采用功率單元串聯(lián)疊加技術(shù)，且變頻器移相變壓器的二次繞組套數(shù)(變壓器副邊的延邊三角形接法后的繞組套數(shù))和變頻器功率單元數(shù)量相等，利用疊加功率單元的輸出電壓，使變頻器輸出電壓(變頻器輸出頻率50Hz時，對應(yīng)的輸出電壓)和電動機(jī)額定工作電壓相吻合，以控制電動機(jī)。變頻器的輸出電壓越高，需要的功率單元數(shù)和移相變壓器的二次繞組套數(shù)就越多，就輸入電壓3kV —11 kV的變頻器而言一般3 kV -3.5 kV變頻器每相用3-4個功率單元串聯(lián)疊加；6 kV的變頻器每相用4-6個功率單元串聯(lián)疊加；10 kV的變頻器每相用8-10個功率單元串聯(lián)疊加。圖I是現(xiàn)有普通變頻器的主回路圖。在圖I中，變頻器輸出的每一相由5個獨(dú)立的、額定電壓為O. 7 kV功率單元5串聯(lián)組成，各個功率單元5分別與移相變壓器的二次繞組連接，移相變壓器將6 kV的輸入電壓降壓后對各個功率單元5供電，功率單元5的輸出電壓經(jīng)疊加后，形成相電壓為3.5 kV，線電壓為6 kV的輸出電壓。電網(wǎng)一般采用三相線電壓輸送到用戶終端。電動機(jī)制造商往往把電動機(jī)的額定電壓設(shè)計(jì)成和電網(wǎng)電壓相等，而將電動機(jī)每相繞組的工作電壓只設(shè)計(jì)成其額定電壓的I/巧倍(U相=U線· 1/#);因此，通常電動機(jī)出廠時，其繞組采用Y接法(U線=U相·西)，以保證電動機(jī)工作電壓等級和電源電壓等級相匹配。因此，變頻器控制的電動機(jī)通常采用Y接法，變頻器的電壓等級只要與電動機(jī)、電網(wǎng)相同即可。圖2是普通變頻器控制Y接法電動機(jī)電壓等級示意圖。在圖I中，變頻器的電壓等級為6 kV，與電動機(jī)、電網(wǎng)的電壓等級相同，輸入電動機(jī)2的線電壓為6 kV，電動機(jī)各相繞組上的相電壓為3. 5 kV (U相=U線· 1/^1)，與電動機(jī)的工作電壓等級相匹配。雖然現(xiàn)有的變頻器通過采用功率單元串聯(lián)疊加技術(shù)，提高了輸出電壓，能夠直接對高壓電動機(jī)進(jìn)行控制，但變頻器本身存在著生產(chǎn)成本高和體積大的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低，體積小的高壓變頻器及高壓變頻器系統(tǒng)。本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案為一種高壓變頻器，包括移相變壓器和功率單元，高壓變頻器輸出的每一相由多個功率單元串聯(lián)組成，各個功率單元分別與各自對應(yīng)的移相變壓器的二次繞組連接，由移相變壓器單獨(dú)供電，高壓變頻器的輸入電壓由移相變壓器的一次繞組輸入，輸出電壓由串聯(lián)的功率單兀的輸出電壓疊加輸出，其特征在于，聞壓變頻器的輸出頻率為50HZ時，輸入電壓為輸出電壓的^倍。在第一技術(shù)方案中，由于高壓變頻器的輸入電壓等于輸出電壓通倍，因此只要將與高壓變頻器輸入電壓相同電壓等級的電動機(jī)從Y (星型)接法轉(zhuǎn)換成△(三角形)接法，就能對其進(jìn)行控制，與現(xiàn)有變頻器相比較，移相變壓器的二次繞組套數(shù)較一般變頻器減少30%以上；功率單元數(shù)量較一般變頻器減少30%以上。因此，可大幅度降低了變頻器的生產(chǎn)成本，同時減小變頻器的體積。本使用新型的第二技術(shù)方案為在第一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，高壓變頻器為輸入電壓3 kV—11 kV的變頻器。本實(shí)用新型的第三技術(shù)方案為一種高壓變頻器系統(tǒng)，其特征在于，包括高壓變頻器和Y-Λ轉(zhuǎn)換柜，所述高壓變頻器采用權(quán)利要求I或2所述的，輸出頻率為50ΗΖ時，輸入電壓為輸出電壓石倍的高壓變頻器。在第三技術(shù)方案中，由于設(shè)有Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜，因此能夠根據(jù)需要靈活轉(zhuǎn)換電動機(jī)的接法，需要用高壓變頻器使電動機(jī)變頻運(yùn)行時，將其轉(zhuǎn)換成△接法；需要用電網(wǎng)電源使電動機(jī)工頻運(yùn)行時，將其轉(zhuǎn)換成Y接法即可。

圖I是現(xiàn)有普通變頻器的主回路圖；圖2是普通變頻器控制Y接法電動機(jī)電壓等級示意圖；圖3是本實(shí)用新型的高壓變頻器的主回路圖；圖4是本實(shí)用新型的高壓變頻器控制△接法的電動機(jī)電壓等級分配圖；圖5是本實(shí)用新型和高壓變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是結(jié)合絕大多數(shù)高壓電動機(jī)的原始設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提供一種輸入電壓等于輸出電壓、/1倍的高壓變頻器，在電網(wǎng)電壓等于電動機(jī)額定電壓力倍(如電網(wǎng)電壓為6.3kV，電動機(jī)額定電壓為3 kV;電動機(jī)額定電壓為6 kV，電網(wǎng)電壓為10 kV)的場合下，本實(shí)用新型的變頻器可以直接控制電動機(jī)變頻運(yùn)行。由于輸出電壓的降低，本實(shí)用新型的變頻器的移相變壓器比現(xiàn)有的普通變頻器移相變壓器的二次繞組套數(shù)少30%以上。如6 kV輸入/3. 5 kV輸出的變頻器，移相變壓器每相二次繞組只需要3-4套；10 kV輸入/6 kV輸出的變頻器，移相變壓器每相二次繞組只需要4-6個套；相應(yīng)調(diào)整移相變壓器二次繞組移相角度(移相角度=60° /每相單元數(shù)量);相應(yīng)調(diào)整移相變壓器各個二次繞組輸出電壓(移相變壓器輸出電壓=變頻器輸出電壓/ V3 X每相單元數(shù)量)值；同步減少變頻器功率單元數(shù)量30%以上。如6 kV輸入/3.5 kV輸出的變頻器，每相只需要3-4個功率單元串聯(lián)疊加；10 kV輸入/6 kV輸出的變頻器，每相只需要4-6個功率單元串聯(lián)疊加，使變頻器輸入電壓等于輸出電壓倍。為了保證與輸入電壓(高壓變頻器的輸出電壓)匹配，電動機(jī)只要將Y接法改成Δ接法即可。部分電動機(jī)(大功率)出廠時就已經(jīng)有首端接線盒和尾端接線盒，且已經(jīng)把其繞組尾端引出到了尾端接線盒里面的接線端子上用連片短接，對于這種電動機(jī)，只需要將其星點(diǎn)連片拆除，再用動力電纜把電動機(jī)三個尾端出引至Υ-Λ柜正確連接即可。對于沒有尾端接線盒的電動機(jī)，必須加裝尾端接線端子和尾端接線盒，然后把電動機(jī)的星點(diǎn)(繞組尾端)拆開，再用三條專用引線將電動機(jī)尾端連接引出到尾端接線盒，分別接在尾端接線盒的接線端子上，然后用動力電纜把電動機(jī)三個尾端出引至Υ-Λ柜正確連接。本實(shí)用新型的另一個目的是提供一種高壓變頻系統(tǒng)，本實(shí)用新型的高壓變頻系統(tǒng)包括，輸入電壓等于輸出電壓倍的高壓變頻器和Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜。該Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜里面配有兩個斷路器，其中一個斷路器用于電動機(jī)Y連接，另一個斷路器用于電動機(jī)△連接。電動機(jī)三相繞組首尾端與Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜的斷路器對應(yīng)連接后，該Y-△轉(zhuǎn)換柜能夠根據(jù)需要將電動機(jī)從Y接法到△接法往返轉(zhuǎn)換，使之在電動機(jī)額定電壓和電網(wǎng)電壓一致(如電動機(jī)額定電壓為10 kV，電網(wǎng)電壓也是10 kV)的場合下，配合輸入電壓等于輸出電壓Y玉倍的變頻器控制Λ接法的電動機(jī)變頻運(yùn)行。如果電動機(jī)需要工頻運(yùn)行，通過Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜將電動機(jī)轉(zhuǎn)換成Y接法即可。Y接法和△接法的電動機(jī)分別配合對應(yīng)的工作電壓等級，均能保證電動機(jī)每相繞組在額定電壓范圍內(nèi)工作，因此，電動機(jī)的任何原始參數(shù)和工作性能皆不會發(fā)生變化。以下對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3是本實(shí)用新型的高壓變頻器的主回路圖。如圖3所示，本實(shí)用新型的高壓變頻器包括，移相變壓器I和功率單元5，高壓變頻器輸出的每一相由3個功率單元5串聯(lián)組成，每個功率單元5的額定電壓為O. 7 kV，每一相的輸出電壓為2 kV，線電壓為3. 5 kV。移 相變壓器I的一次繞組2為高壓變頻器的輸入端，其輸入電壓為6 kV。移相變壓器I的二次繞組4共有9個，根據(jù)移相角的不同，分成A、B、C三組，每一組有三個，分別與對應(yīng)相的功率單元5連接，輸入電壓移相變壓器I變壓后單獨(dú)地對功率單元5供電。因此，相對于輸出電壓3.5 kV，輸入電壓為6 kV V是輸出電壓的、％倍。與現(xiàn)有的6 kV電壓等級的變頻器相比，輸出電壓是其的1/#倍。即，高壓變頻器的輸出頻率為50Hz時，輸入電壓為輸出電壓的W倍。移相變壓器和功率單元均采用現(xiàn)有技術(shù)，如二次繞組可以采用延邊三角形接法、移相角度=60° /每相單元數(shù)量等，其具體結(jié)在此不再贅述。圖4是本實(shí)用新型的高壓變頻器控制Λ接法的電動機(jī)電壓等級分配圖，如圖4所示，相對于6 kV的電網(wǎng)電壓，高壓變頻器的輸出電壓為3. 5 kV，與電動機(jī)的每相繞組的額定電壓相一致，因此，能在不改變電動機(jī)的任何原始參數(shù)和工作性能下，控制電動機(jī)，使其變頻運(yùn)行。圖5是本實(shí)用新型和高壓變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖5中，I.為高壓變頻器；2為旁路柜；3為Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜；4為電動機(jī)；KM1、KM2為變頻運(yùn)行真空斷路器或真空接觸器(以下簡稱斷路器);KM3為旁路運(yùn)行斷路器；KM4為Λ接法斷路器；ΚΜ5為Y接法斷路器。旁路運(yùn)行斷路器ΚΜ3、Y接法斷路器ΚΜ5處于合閘位置，斷路器KMl、ΚΜ2、Δ接法斷路器ΚΜ4處于分閘位置時，高壓變頻器系統(tǒng)呈工頻工作狀態(tài)，此時，Υ-Λ轉(zhuǎn)換柜3已將電動機(jī)轉(zhuǎn)換為Y接法，控制電壓等于6 kV，電動機(jī)4的每相繞組實(shí)際工作電壓為3. 5 kV，滿足電動機(jī)正常工作要求。斷路器KM1、KM2、Δ接法斷路器KM4處于合閘位置，旁路運(yùn)行斷路器KM3、Y接法斷路器KM5處于分閘位置時，系統(tǒng)呈變頻工作狀態(tài)，此時，Υ-Δ轉(zhuǎn)換柜3已將電動機(jī)轉(zhuǎn)換為Λ接法，由高壓變頻器I控制電動機(jī)4工作；高壓變頻器I輸出頻率為50Hz時，其對應(yīng)的輸出電壓等于3. 5 kV，電動機(jī)4的每相繞組實(shí)際工作電壓為3. 5 kV，滿足電動機(jī)正常工作要求。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，只要在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高壓變頻器，包括移相變壓器和功率單元，高壓變頻器輸出的每一相由多個功率單元串聯(lián)組成，各個功率單元分別與各自對應(yīng)的移相變壓器的二次繞組連接，由移相變壓器單獨(dú)供電，高壓變頻器的輸入電壓由移相變壓器的一次繞組輸入，輸出電壓由串聯(lián)的功率單兀的輸出電壓疊加輸出，其特征在于，聞壓變頻器的輸出頻率為50Hz時，輸入電壓為輸出電壓的vi倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓變頻器，其特征在于，高壓變頻器為輸入電壓3kV—llkV的變頻器。
3.一種高壓變頻器系統(tǒng)，其特征在于，包括高壓變頻器和Y-△轉(zhuǎn)換柜，所述高壓變頻器采用權(quán)利要求I或2所述的，輸出頻率為50Hz時，輸入電壓為輸出電壓、玉倍的高壓變頻器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種高壓變頻器，包括移相變壓器和功率單元，高壓變頻器輸出的每一相由多個功率單元串聯(lián)組成，各個功率單元分別與各自對應(yīng)的移相變壓器的二次繞組連接，由移相變壓器單獨(dú)供電，高壓變頻器的輸入電壓由移相變壓器的一次繞組輸入，輸出電壓由串聯(lián)的功率單元的輸出電壓疊加輸出，其特征在于，輸入電壓為輸出電壓的倍。
文檔編號H02P27/16GK202737752SQ20122036558
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者劉繼國 申請人:北京合康億盛變頻科技股份有限公司