工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓電機(jī)電源變換器的控制領(lǐng)域，具體是涉及一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]工頻變壓器或者大功率高壓變頻器的輸入端移相變壓器，在上電合閘瞬間，由于變壓器磁場未建立，而大功率變壓器內(nèi)阻一般非常小，在這種情況下，相當(dāng)于變壓器短路，在電網(wǎng)上出現(xiàn)較大的激磁涌流。傳統(tǒng)方法是通過高壓真空斷路器等開關(guān)直接將電網(wǎng)與變壓器接通。
[0003]上述方案存在以下缺陷:
[0004](1)激磁涌流特別大。高壓真空斷路器合閘瞬間，在電網(wǎng)端出現(xiàn)持續(xù)振蕩、逐漸衰減的激磁涌流，激磁涌流幅度可達(dá)10倍變壓器的額定電流。
[0005](2)隨著變壓器容量的增加，變壓器的內(nèi)阻隨之減小，在合閘上電時(shí)，激磁涌流的幅度、振蕩次數(shù)和時(shí)間都相應(yīng)增加。
[0006](3)激磁涌流造成電源輸入端高壓開關(guān)柜跳閘，導(dǎo)致同一電網(wǎng)上的其他用電負(fù)載停運(yùn)。
[0007](4)激磁涌流屬于諧波電流，帶來嚴(yán)重的電磁兼容干擾，造成同一電網(wǎng)其他用電負(fù)載工作不正常。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路，能夠有效減小變壓器上電瞬間的激磁涌流，增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性。
[0009]本實(shí)用新型提供一種工頻變壓器的激磁涌流抑制電路，用于將變壓器L接入電網(wǎng)Vg，該激磁涌流抑制電路包括主電路和控制電路，主電路的一端與電網(wǎng)Vg連接，另一端與變壓器L連接，其特征在于:所述主電路包括功率繞線電阻R、控制開關(guān)K1、電壓傳感器PT、電流傳感器CT，功率繞線電阻R的兩端并接到控制開關(guān)K1的主觸點(diǎn)上，功率繞線電阻R和控制開關(guān)K1共同構(gòu)成變壓器L的外置可調(diào)阻抗；功率繞線電阻R的一端與電網(wǎng)連接，另一端與電壓傳感器PT連接，電壓傳感器PT通過電流傳感器CT與變壓器L連接；
[0010]所述控制電路包括模擬信號接收電路、模擬信號比較電路、邏輯電平轉(zhuǎn)換電路、時(shí)間繼電器J、開關(guān)量輸入輸出電路，電壓傳感器PT、電流傳感器CT均與模擬信號接收電路相連，模擬信號接收電路與模擬信號比較電路相連，模擬信號比較電路、時(shí)間繼電器J均與邏輯電平轉(zhuǎn)換電路相連，邏輯電平轉(zhuǎn)換電路與開關(guān)量輸入輸出電路相連，開關(guān)量輸入輸出電路通過電纜與控制開關(guān)K1相連。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述模擬信號接收電路包括第一運(yùn)算放大器0P1、第二運(yùn)算放大器0P2，電壓傳感器PT的輸出端通過電纜連接到第一運(yùn)算放大器0P1的同相輸入端，第一運(yùn)算放大器0P1接收電壓傳感器PT輸出的電壓信號V，第一運(yùn)算放大器0P1輸出的電壓信號為VO ;電流傳感器CT的輸出端通過電纜連接到第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸入端，第二運(yùn)算放大器0P2接收電流傳感器CT輸出的電流信號A，第二運(yùn)算放大器0P2輸出的電流信號為A0。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述模擬信號比較電路包括電壓基準(zhǔn)源、電流基準(zhǔn)源、第一比較器CMP1和第二比較器CMP2，第一比較器CMP1的反相輸入端與電壓基準(zhǔn)源相連，第一比較器CMP1的同相輸入端連接到第一運(yùn)算放大器0P1的輸出端，CMP1接收0P1輸出的電壓信號V0，第一比較器CMP1輸出的電壓信號為VI ;第二比較器CMP2的反相輸入端與電流基準(zhǔn)源相連，第二比較器CMP2的同相輸入端與第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端相連，CMP2接收0P2輸出的電流信號A0，CMP2輸出的電流信號為A1。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電壓基準(zhǔn)源的電平值是額定電壓*80 %。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電流基準(zhǔn)源的電平值是額定電流*80%。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述控制開關(guān)K1包括3個(gè)控制接口:反饋接口、分閘接口、合閘接口，每個(gè)接口連接2根電纜。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述開關(guān)量輸入輸出電路包括第一光親IN1、第二光親IN2、第三光耦I(lǐng)N3、中間繼電器0C，第一光耦I(lǐng)N1的輸入端連接到用戶的起動(dòng)命令，輸出引腳信號為Start ;第二光耦I(lǐng)N2的輸入端連接到用戶的停止命令，輸出引腳信號為Stop，第三光耦I(lǐng)N3的輸入端連接到主電路中控制開關(guān)K1的反饋接口，輸出引腳信號為State ;中間繼電器0C由線包、第一觸點(diǎn)0U1、第二觸點(diǎn)0U2組成，線包的控制引腳連接到邏輯電平轉(zhuǎn)換電路，第一觸點(diǎn)0U1是常閉點(diǎn)，連接到主電路中控制開關(guān)K1的分閘接口，第二觸點(diǎn)0U2是常開點(diǎn)，連接到主電路中控制開關(guān)K1的合閘接口。
[0017]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述邏輯電平轉(zhuǎn)換電路包括第一與門AND1、第二與門AND2、邏輯電路L0G，AND1和AND2是兩個(gè)邏輯門，功能是實(shí)現(xiàn)“邏輯與”，其中，AND1是“三輸入”與門，AND2是“雙輸入”與門；L0G是由三極管和二極管構(gòu)成的邏輯電路；AND1的三個(gè)輸入端分別連接到CMP1的輸出端、CMP2的輸出端、時(shí)間繼電器J的輸出端，其信號分別為V1、A1和Tl，AND1輸出的信號為SI ；ADN2的兩個(gè)輸入端分別連接到AND1的輸出端、第二光耦I(lǐng)N2的輸出端，其信號分別為S1和S2，AND2輸出的信號為S3 ;邏輯電路LOG的輸入端包括State、Stop、Start，分別連接到第三光耦I(lǐng)N3的輸出端、第二光耦I(lǐng)N2的輸出端、第一光耦I(lǐng)N1的輸出端，LOG輸出的控制信號為0N/0FF。
[0018]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述時(shí)間繼電器J包括線包控制引腳、延遲時(shí)間設(shè)置引腳、輸出端，線包控制引腳連接到LOG的輸出端，接收LOG輸出的控制信號0N/0FF，延遲時(shí)間設(shè)置引腳的輸入是用戶設(shè)置的延時(shí)時(shí)間，時(shí)間繼電器J的輸出端與第一與門AND1的輸入端連接，時(shí)間繼電器J輸出的信號為高電平T1。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電纜采用單芯2.5mm2銅芯聚氯乙烯絕緣護(hù)套編織屏蔽控制電纜。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0021](1)本實(shí)用新型將功率繞線電阻R作為外置阻抗，串聯(lián)到用戶的變壓器中，在變壓器合閘瞬間，作為變壓器的內(nèi)阻；當(dāng)沒有外置阻抗時(shí)，變壓器合閘瞬間，內(nèi)部磁場未建立，激磁涌流約為:1m = Ue/Rdc, Im為激磁涌流，Ue為合閘電壓，Rdc為變壓器的直流阻抗；由于通常的變壓器直流阻抗遠(yuǎn)小于其感抗，所以激磁涌流會達(dá)到10倍額定電流后才會振蕩衰減到額定值，采用功率繞線電阻作為外置阻抗后，激磁涌流約為:1m’ = Ue/(Rdc+R)，Im’為增加外置阻抗后的激磁涌流，功率繞線電阻R為外置電阻的阻抗，因此，從理論上，增加了外置阻抗后，可以減小激磁涌流，減小的程度與外置阻抗的大小有關(guān)。本實(shí)用新型應(yīng)用在大功率高壓變頻器的變壓器上電過程，運(yùn)用此電路給高壓大功率變壓器上電，能夠有效減小變壓器上電瞬間的激磁涌流，增強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性。
[0022](2)當(dāng)變壓器的容量越大，變壓器的直流阻抗越小，根據(jù)(1)中的理論，合閘時(shí)的激磁涌流幅度會越大，振蕩衰減到額定值的時(shí)間會更長。采用功率繞線電阻作為外置阻抗，配合延時(shí)合閘時(shí)間，利用時(shí)間繼電器，提供合適的延時(shí)時(shí)間，讓大容量的變壓器的激磁涌流能夠適時(shí)衰減到額定值。
[0023](3)本實(shí)用新型利用功率繞線電阻R，配合控制開關(guān)K1，作為外置阻抗，在變壓器上電時(shí)，投入外置阻抗；在變壓器激磁完成、激磁涌流降低到額定狀態(tài)后，功率繞線電阻R上的控制開關(guān)K1閉合，短接了功率繞線電阻R的兩端，電流不經(jīng)過R，相當(dāng)于切除外置阻抗，實(shí)現(xiàn)了變壓器內(nèi)阻的調(diào)節(jié)，使得用戶的變壓器在上電過程中的激磁涌流大大降低，在上電后能夠正常帶負(fù)載運(yùn)行。由于外置功率繞線電阻在上電過程中，與變壓器的直流阻抗串聯(lián)在一起，降低了激磁涌流，所以電源輸入端高壓開關(guān)柜不會由于過電流而跳閘，不會導(dǎo)致同一電網(wǎng)上的其他用電負(fù)載停運(yùn)不能工作的事故。
[0024](4)由于激磁涌流是個(gè)振蕩衰減的電流，在振蕩衰減的過程中，會產(chǎn)生較強(qiáng)的EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁福射兼容)干擾問題，其電磁福射強(qiáng)度與激磁涌流的幅度、持續(xù)時(shí)間成正相關(guān)的關(guān)系；采用功率繞線電阻作為外置阻抗，在上電時(shí)降低激磁涌流，也就減小了 EMC。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所提供的工頻變壓器的激磁涌流抑制電路的實(shí)際應(yīng)用場景。
[0027]圖中:R是功率繞線電阻，K1是并接在R上的控制開關(guān)，用于投入或切除R;PT是電壓傳感器，PT輸出的電壓信號是V ;CT是電流傳感器，CT輸出的電流信號是A ；0P1是第一運(yùn)算放大器，0P2是第二運(yùn)