CN103036446A - 大功率变压器软启动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率变压器软启动装置及方法，该大功率变压器软启动装置，包括：限流模块，连接在市电与大功率变压器之间，用于限制大功率变压器的启动电流；控制模块，用于在大功率变压器软启动时产生第一控制信号，在大功率变压器软启动至工频时产生第二控制信号；第一开关模块，连接在限流模块及大功率变压器之间，根据第一控制信号闭合，根据第二控制信号断开；第二开关模块，与限流模块并联，根据第一控制信号断开，根据第二控制信号闭合。本发明通过控制模块控制第一开关模块及第二开关模块的断开/闭合，使得大功率变压器在限流的条件下平稳地启动，而且还实现了大功率变压器工频供电至变频供电之间的自动切换。

Description

大功率变压器软启动装置及方法

技术领域

本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种大功率变压器软启动装置及方法。

背景技术

在大功率变压器启动中，采用工频电源直接启动，启动电流过大，会出现保险丝或断路器跳闸的现象。

目前大功率变压器软启动装置采用串限流电阻的方法限制启动电流，从而达到平稳启动的目的。如图1所示，该大功率变压器软启动装置包括断路器QF、交流接触器KB1、限流电阻R。断路器QF与市电连接，交流接触器KB1连接在断路器QF与大功率变压器T之间，限流电阻R串接在断路器QF与大功率变压器T之间。该大功率变压器软启动装置的工作原理是：大功率变压器T启动时交流接触器KB1断开，则限流电阻R可以限制大功率变压器的启动电流；待大功率变压器T启动之后，交流接触器KB1闭合，市电直接接入大功率变压器T给用电设备供电。

虽然图1所示的软启动装置在一定程度上达到大功率变压器平稳启动的目的，但是交流接触器KB1需要人工控制，可能会出现误操作而影响大功率变压器的正常供电。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种大功率变压器软启动装置，旨在实现大功率变压器的工频供电与变频供电的切换的自动控制。

本发明提供了一种大功率变压器软启动装置，包括：

限流模块，连接在市电与大功率变压器之间，用于限制大功率变压器的启动电流；

控制模块，用于在大功率变压器软启动时产生第一控制信号，在大功率变压器软启动至工频时产生第二控制信号；

第一开关模块，连接在限流模块及大功率变压器之间，根据第一控制信号闭合，根据第二控制信号断开；

第二开关模块，与限流模块并联，根据第一控制信号断开，根据第二控制信号闭合。

优选地，所述控制模块用于：

通过第一控制信号先控制第二开关模块断开，再控制第一开关模块闭合；

通过第二控制信号先控制第二开关模块闭合，再控制第一开关模块断开。

优选地，所述控制模块用于：在第二模块处于断开状态时，通过第一控制信号控制第一开关模块闭合。

优选地，所述大功率软启动装置还包括锁相模块，与限流模块并联，用于在控制模块产生第二控制信号之前，对限流模块的输入电压及输出电压进行锁相。

优选地，所述限流模块、锁相模块及控制模块集成为变频器。

优选地，所述大功率软启动装置还包括断路器，一端与市电连接，另一端分别与限流模块、第二开关模块及锁相模块连接。

本发明还提供了一种大功率变压器软启动方法，应用于上述大功率软启动装置，该方法包括步骤：

在大功率变压器启动时，控制模块产生第一控制信号，，控制连接在市电与大功率变压器之间的第二开关模块断开、控制连接在限流模块与大功率变压器之间的第一开关模块闭合；

在大功率变压器软启动至工频时，控制模块产生第二控制信号，控制第二模块闭合、控制第一模块断开。

优选地，所述所述在大功率变压器启动时，控制模块产生第一控制信号，接通限流模块与大功率变压器之间的连接的步骤之后还包括：

限流模块对其输出电压进行采样，并将采样电流与设定的电流进行比较，若采样电流大于设定的电流，则进行限流保护，将其输出电流调整为设定电流。

优选地，所述控制模块产生第二控制信号之前还包括：

对限流模块的输入电压及输出电压进行锁相。

优选地，所述锁相具体为：

检测所述限流模块的输入电压与输出电压之间的相位差，并产生误差信号；根据误差信号进行频率及相位的调整。

本发明通过控制模块控制第一开关模块及第二开关模块的断开/闭合，并通过限流模块使得大功率变压器在限流的条件下平稳地启动。从而避免了大功率变压器启动电流过大的问题，而且实现了大功率变压器工频供电至变频供电之间的自动切换。另外，本发明还通过锁相电路，避免了由于工频供电和变频供电的相位差而导致的切换瞬间的过电流问题，保证在切换瞬间冲击电流很小。

附图说明

图1为现有技术中大功率变压器软启动装置的结构示意图；

图2为本发明大功率变压器软启动装置一实施例的结构示意图；

图3为本发明大功率变压器软启动装置另一实施例的结构示意图；

图4为图3中锁相模块一实施例的结构示意图；

图5为本发明大功率变压器软启动方法一实施例的流程示意图；

图6为本发明大功率变压器软启动方法另一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图2，本发明提出了一种大功率变压器软启动装置一实施例的结构示意图。该大功率变压器软启动装置包括限流模块10、控制模块11、第一开关模块12及第二开关模块13。其中：

限流模块10连接在市电15与大功率变压器14之间，用于限制大功率变压器14的启动电流。在本发明一种实施方式中，该限流模块10包括三组电阻，分别与三相市电15连接。在本发明另一种实施方式中，该限流模块10包括三组限流器，分别与三相市电15连接。在本发明又一种实施方式中，该限流模块10包括三组限流电抗器，分别与三相市电15连接。在本发明又一种实施方式中，该限流模块10还可以通过软件实现，对限流模块10的输出电流进行采样，将该采样电流与设定的电流进行比较，若采样电流大于设定的电流，则进行限流保护，将其输出电流调整为设定电流，使得限流模块的输出电流平稳且保持为设定的电流值。

控制模块11，用于检测大功率变压器是否开始软启动，是则产生第一控制信号；在大功率变压器14进行软启动过程中，其是否启动至工频，是则产生第二控制信号。

第一开关模块12，连接在限流模块10及大功率变压器14之间，根据第一控制信号处于闭合状态，根据第二控制信号处于断开状态；

第二开关模块13，与限流模块10并联，根据第一控制信号处于断开状态，根据第二控制信号处于闭合状态。

控制模块11的第一控制信号先控制第二开关模块13断开，再控制第一开关模块12闭合。在这里需要说明的是，第二开关模块13也可以在最初大功率变压器14未启动之前，其一直处于断开状态，则此时第一控制信号仅需控制第一开关模块12闭合。

控制模块11的第二控制信号先控制第二开关模块13闭合，再控制第一开关模块12断开。因为，大功率变压器14的去磁时间很短，由工频供电切换到变频供电时，将对大功率变压器14产生电流冲击。所以如此可以保证在第二开关模块13闭合与第一开关模块12断开之间的空隙，大功率变压器14的持续供电。

上述第一开关模块12及第二开关模块13可以为继电器或者断路器等等。凡是根据控制模块11的控制断开或闭合的开关结构，都在本发明的保护范围之内。

本发明实施例的工作原理为：

(1)在启动大功率变压器14之前，首先控制模块11产生第一控制信号，则第一开关模块12处于闭合状态，第二开关模块13处于断开状态。市电通过限流模块10与大功率变压器14接通，使大功率变压器14平稳启动；

(2)在大功率变压器14从0Hz开始进行软启动并启动至工频时，控制模块11将产生第二控制信号，则第二开关模块13处于闭合状态，此时市电15分成两路，一路通过第二开关模块13与大功率变压器14接通，另一路通过限流模块10与大功率变压器14接通，同时对大功率变压器14进行供电；

(3)待第二开关模块13处于闭合状态后，第一开关模块12根据第二控制信号处于断开状态，此时市电15通过第二开关模块13与大功率变压器14接通，对大功率变压器14进行变频供电，即完成了大功率变压器14的软启动。

本发明实施例通过控制模块11控制第一开关模块12及第二开关模块13的断开/闭合，并通过限流模块10使得大功率变压器14在限流的条件下平稳地启动。从而避免了大功率变压器14启动电流过大的问题，而且实现了大功率变压器14工频供电至变频供电之间的自动切换。

参照图3，本发明还提出了大功率变压器软启动装置另一实施例的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例大功率变压器软启动装置还包括锁相模块16，该锁相模块16与限流模块10并联，用于在控制模块11产生第二控制信号之前，对限流模块10的输入电压及输出电压进行锁相。

参照图4，本实施例中锁相模块16包括依次连接的鉴相器161、环路滤波器162及电压控制振荡器163，鉴相器161的一端与限流模块10的输入端连接，电压控制振荡器163与限流模块10的输出端连接。

鉴相器161是一个相位比较装置，用于检测限流模块10的输入电压与输出电压相位之间的相位差，并输出误差信号。环路滤波器162对误差信号进行滤波调整，电压控制振荡器163根据误差信号，将限流模块10的输入电压与输出电压的频率及相位控制为相同，从而将限流模块10的输入电压及输出电压进行锁相，保证工频供电与变频供电切换时对大功率变压器14的供电电压是同频率同相位的，避免了由于工频供电和变频供电时的相位差而导致的切换瞬间的过电流问题，保证在切换瞬间冲击电流很小。在这里需要说明的是，凡是是能达到对限流模块10的输入电压及输出电压进行锁相目的其他结构的锁相模块16均在本发明的保护范围之内。

上述锁相模块16还可以通过软件实现，其软件实现的原理与硬件实现的原理一致，通过检测限流模块10的输入电压与输出电压之间的相位差，并产生误差信号；再根据该误差信号进行频率及相位的调整，以实现对限流模块10的输入电压及输出电压的锁相。

上述实施例中大功率变压器软启动装置还包括断路器17，其一端与市电15连接，另一端分别与限流模块10、第二开关模块13及锁相模块16连接。当市电15的电压过高时，其断路器17先烧断，避免了对后面的电路的损坏。

上述实施例中限流模块10、控制模块11及锁相模块16可以分开设置，也可以组合为一个装置，例如变频器。首先，对变频器预设自动限流功能、柔性旁路切换功能。其次，当大功率变压器14软启动时，变频器启动自动限流功能，并控制第一开关模块12闭合、第二开关模块13断开，此时市电15通过变频器与大功率变压器14接通，变频器使得大功率变压器14从0Hz启动，并在限制其启动电流的基础上加速大功率变压器14启动至工频。最后，当大功率变压器14软启动至工频时，变频器启动柔性旁路切换功能，对其输入电压及输出电压进行锁相，再控制第二开关模块13闭合、第一开关模块12断开，此时市电通过第二开关模块13对大功率变压器14正常供电。

图5是本发明一种大功率变压器软启动方法一实施例的流程示意图。

参照图5，本发明一种大功率变压器软启动方法包括以下步骤：

步骤S110、在大功率变压器14启动时，控制模块11产生第一控制信号，，控制连接在市电15与大功率变压器14之间的第二开关模块13断开、控制连接在限流模块10与大功率变压器14之间的第一开关模块12闭合；

在大功率变压器14软启动时，控制模块11将产生第一控制信号，先控制第二开关模块13处于断开状态，再控制第一开关模块12处于闭合状态。从而市电15通过限流模块10与大功率变压器14连接，实现对大功率变压器14进行工频供电。第一开关模块12闭合后，限流模块10对其输出电压进行采样，并将采样电流与设定的电流进行比较，若采样电流大于设定的电流，则进行限流保护，将其输出电流调整为设定电流，使得限流模块10的输出电流平稳且保持为设定的电流值。

步骤S120、在大功率变压器14软启动至工频时，控制模块11产生第二控制信号，控制第二模块13闭合、控制第一模块12断开。

在大功率变压器14从0Hz软启动至工频时，控制模块11将产生第二控制信号，先控制第二开关模块13处于闭合状态，再控制第一开关模块12处于断开。这样为了保证第二开关模块13闭合与第一开关模块12断开之间的空隙，大功率变压器14的持续供电。

本发明实施例通过控制模块11控制第一开关模块12及第二开关模块13的断开/闭合，并通过限流电路使得大功率变压器14在限流的条件下平稳地启动。从而避免了大功率变压器14启动电流过大的问题，而且实现了大功率变压器14工频供电至变频供电之间的自动切换。

图6是本发明大功率变压器软启动方法另一实施例的流程示意图。

参照图6，在上述实施例的基础上，本实施例大功率变压器软启动方法中在控制模块11产生第二控制信号的步骤之前，还包括：

步骤S130、对限流模块10的输入电压及输出电压进行锁相。

所述锁相具体为：检测所述限流模块10的输入电压与输出电压之间的相位差，并产生误差信号；根据误差信号进行频率及相位的调整。

由于在大功率变压器14软启动至工频时，将进行工频供电与变频供电的切换，则通过对限流模块10的输入电压及输出电压进行锁相可以保证工频供电与变频供电切换时的输出电压是同频率同相位的，避免了由于工频电源和变频电源的相位差而导致的切换瞬间的过电流问题，保证在切换瞬间冲击电流很小。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种大功率变压器软启动装置，其特征在于，包括：

限流模块，连接在市电与大功率变压器之间，用于限制大功率变压器的启动电流；

控制模块，用于在大功率变压器软启动时产生第一控制信号，在大功率变压器软启动至工频时产生第二控制信号；

第一开关模块，连接在限流模块及大功率变压器之间，根据第一控制信号闭合，根据第二控制信号断开；

第二开关模块，与限流模块并联，根据第一控制信号断开，根据第二控制信号闭合。

2.根据权利要求1所述的大功率变压器软启动装置，其特征在于，所述控制模块用于：

通过第一控制信号先控制第二开关模块断开，再控制第一开关模块闭合；

通过第二控制信号先控制第二开关模块闭合，再控制第一开关模块断开。

3.根据权利要求1所述的大功率变压器软启动装置，其特征在于，所述控制模块用于：在第二模块处于断开状态时，通过第一控制信号控制第一开关模块闭合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的大功率变压器软启动装置，其特征在于，还包括锁相模块，与限流模块并联，用于在控制模块产生第二控制信号之前，对限流模块的输入电压及输出电压进行锁相。

5.根据权利要求4所述的大功率变压器软启动装置，其特征在于，所述限流模块、锁相模块及控制模块集成为变频器。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的大功率变压器软启动装置，其特征在于，还包括断路器，一端与市电连接，另一端分别与限流模块、第二开关模块及锁相模块连接。

7.一种大功率变压器软启动方法，其特征在于，该方法包括步骤：

在大功率变压器启动时，控制模块产生第一控制信号，控制连接在市电与大功率变压器之间的第二开关模块断开、控制连接在限流模块与大功率变压器之间的第一开关模块闭合；

在大功率变压器软启动至工频时，控制模块产生第二控制信号，控制第二模块闭合、控制第一模块断开。

8.根据权利要求7所述的大功率变压器软启动方法，其特征在于，所述在大功率变压器启动时，控制模块产生第一控制信号，接通限流模块与大功率变压器之间的连接的步骤之后还包括：

限流模块对其输出电压进行采样，并将采样电流与设定的电流进行比较，若采样电流大于设定的电流，则进行限流保护，将其输出电流调整为设定电流。

9.根据权利要求7所述的大功率变压器软启动方法，其特征在于，所述控制模块产生第二控制信号之前还包括：

对限流模块的输入电压及输出电压进行锁相。

10.根据权利要求9所述的大功率变压器软启动方法，其特征在于，所述锁相具体为：

检测所述限流模块的输入电压与输出电压之间的相位差，并产生误差信号；根据误差信号进行频率及相位的调整。

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