本實用新型涉及一種三相電壓型雙向PWM變流器技術(shù)，尤其涉及三相電壓型雙向PWM變流器預(yù)充電軟啟動電路。

背景技術(shù)：

近些年，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，一些高科技的敏感設(shè)備對電能質(zhì)量的要求越來越高，為了獲得更高的電能質(zhì)量，三相電壓型雙向PWM變流器研究逐漸被人們所重視。三相電壓型雙向PWM變流器更是有著具有網(wǎng)側(cè)電流低諧波、單位功率因數(shù)、能量雙向流動及恒定直流電壓等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的“綠色變換”。

在三相電壓型雙向PWM變流器啟動的過程中，電流沖擊問題顯得格外重要，過大的沖擊電流會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，縮短變流器的使用壽命甚至?xí)舸┳兞髌鞯拈_關(guān)管IGBT。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有三相電壓型雙向PWM變流器的啟動過程容易受到電流沖擊、影響使用壽命的不足,本實用新型提供了一種有效避免啟動過程的電流沖擊、延長使用壽命的適用于三相電壓型雙向PWM變流器的預(yù)充電軟啟動電路。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種適用于三相電壓型雙向PWM變流器的預(yù)充電軟啟動電路， 所述軟啟動電路包括第一接觸器K1、三相二極管整流橋TM、BUCK-BOOST升降壓電路、第二接觸器K2和DSP處理器，三相交流電壓源通過第一接觸器與三相二極管整流橋TM的交流側(cè)連接，所述三相二極管整流橋TM的直流側(cè)與BUCK-BOOST升降壓電路、所述BUCK-BOOST升降壓電路與第二接觸器K2相接，所述第二接觸器K2與直流端母線電容的兩側(cè)連接，所述第一接觸器K1、BUCK-BOOST升降壓電路的受控端、第二接觸器K2均與DSP處理器的控制端連接。

進(jìn)一步，所述BUCK-BOOST升降壓電路包括受控開關(guān)管IGBT7、電抗器L0、功率二極管VD和第一電容C0，受控開關(guān)管IGBT7的發(fā)射極與三相二極管整流橋TM的正極相連，受控開關(guān)管IGBT7的集電極與功率二極管的負(fù)極相連；電抗器L0一端與受控開關(guān)管IGBT7的集電極相連，電抗器L0的另一端與三相二極管整流橋TM的負(fù)極相連；電解電容C0的正極與功率二極管VD的正極相連，電解電容C0的負(fù)極與三相二極管整流橋TM的負(fù)極相連，電解電容C0的正極和負(fù)極均與接觸器K2連接；所述受控開關(guān)管IGBT7的柵極為BUCK-BOOST升降壓電路的受控端。

本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為：所述三相電壓型雙向PWM變流器預(yù)充電軟啟動電路，在啟動過程中通過在固定的時間內(nèi)提高一定參考電壓值的方式對直流母線電容進(jìn)行緩慢充電，當(dāng)直流母線電容充到參考電壓值時，啟動三相電壓型雙向PWM變流器，當(dāng)直流端電流穩(wěn)定一 定時候后，切換直流端電阻，增大電流，進(jìn)入正常工作模式。該電路特征在于啟動時過沖電流小，啟動快。

所述三相電壓型雙向PWM變流器預(yù)充電軟啟動電路，在直流側(cè)采用boost升壓電路對直流母線電容進(jìn)行斜線式升壓充電，使變流器在額定目標(biāo)電壓值啟動，有效的消除了啟動時的沖擊電流。

本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：有效避免啟動過程的電流沖擊、延長使用壽命。

附圖說明

圖1是包含本實用新型預(yù)充電軟啟動電路的三相電壓型雙向變流器示意圖。

圖2是預(yù)充電軟啟動電路的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。

參照圖1和圖2，一種適用于三相電壓型雙向PWM變流器的預(yù)充電軟啟動電路，所述軟啟動電路包括第一接觸器K1、三相二極管整流橋TM、BUCK-BOOST升降壓電路、第二接觸器K2和DSP處理器，三相交流電壓源通過第一接觸器與三相二極管整流橋TM的交流側(cè)連接，所述三相二極管整流橋TM的直流側(cè)與BUCK-BOOST升降壓電路、所述BUCK-BOOST升降壓電路與第二接觸器K2相接，所述第二接觸器K2與直流端母線電容的兩側(cè)連接，所述第一接觸器K1、BUCK-BOOST升降壓電路的受控端、第二接觸器K2均與DSP 處理器的控制端連接。

進(jìn)一步，所述BUCK-BOOST升降壓電路包括受控開關(guān)管IGBT7、電抗器L0、功率二極管VD和第一電容C0，受控開關(guān)管IGBT7的發(fā)射極與三相二極管整流橋TM的正極相連，受控開關(guān)管IGBT7的集電極與功率二極管的負(fù)極相連；電抗器L0一端與受控開關(guān)管IGBT7的集電極相連，電抗器L0的另一端與三相二極管整流橋TM的負(fù)極相連；電解電容C0的正極與功率二極管VD的正極相連，電解電容C0的負(fù)極與三相二極管整流橋TM的負(fù)極相連，電解電容C0的正極和負(fù)極均與接觸器K2連接；所述受控開關(guān)管IGBT7的柵極為BUCK-BOOST升降壓電路的受控端。

本實施例的三相電壓型雙向變流器包括三相交流電壓源Es、LCL濾波器、第一開關(guān)管IGBT1、第二開關(guān)管IGBT2、第三開關(guān)管IGBT3、第四開關(guān)管IGBT4、第五開關(guān)管IGBT5、第六開關(guān)管IGBT6、預(yù)充電軟啟動電路、接觸器K3、接觸器K4、接觸器K5、負(fù)載R7、蓄電池組。

所述預(yù)充電軟啟動電路包括：三相二極管整流橋TM、接觸器K1、接觸器K2、功率二極管VD、電抗器L0、第七開關(guān)管IGBT7(即受控開關(guān)管)、電解電容C0。

所述DSP處理器選用德州儀器2000系列的DSP處理器。

所述的直流母線上的電解電容Cbus，例如可選10000uF的電解電容，實現(xiàn)穩(wěn)定直流側(cè)電壓和抑制直流諧波的作用。

直流側(cè)的電抗器L0的電抗值和電解電容C0的電容值都選取較大值。

直流側(cè)的電壓值與第七開關(guān)管IGBT7的占空比有關(guān)，具體的公式為：

$U_0=\frac{t_{on}}{t_{off}}E=\frac{1-\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}E$

式中：U₀為輸出端電壓，E為三相整流橋輸出電壓，t_on為一個周期內(nèi)第七開關(guān)管導(dǎo)通時間，t_off為一個周期內(nèi)第七開關(guān)管關(guān)斷時間，α即為一個周期內(nèi)第七開關(guān)管占多的比例。

如圖2所示，軟啟動的控制方法可以是：

a.在三相電壓型雙向PWM變流器啟動時，首先檢測三相整流橋輸入端的電壓，即電網(wǎng)電壓是否穩(wěn)定，如果電壓值在開啟后的有限個周期內(nèi)穩(wěn)定在正常電壓值范圍內(nèi)，開啟預(yù)充電軟啟動電路，如果電壓值在有限個周期內(nèi)波動，超出正常范圍，繼續(xù)對三相整流橋輸入端的電壓進(jìn)行檢測，等待電壓恢復(fù)正常。

b.在0～0.01s，閉合接觸器K1、接觸器K2，并且將直流端的初始電壓參考值設(shè)定為0伏。計算出受控開關(guān)管IGBT7控制信號PWM波的占空比，此時PWM波的占空比0，控制信號恒為低電平，受控開關(guān)管IGBT7關(guān)斷。

c.在0.01s～0.02s，將直流端的電壓參考值設(shè)定為5伏，計算出相應(yīng)的占空比，當(dāng)控制信號為高電平時，開關(guān)管IGBT7導(dǎo)通，為電抗 器L0充電。當(dāng)控制信號為低電平時，開關(guān)管IGBT7關(guān)斷，由于功率二極管VD的單向?qū)ㄗ饔?，電流從電抗器L0的下端流出，上端流入為電容C0和直流端電容Cbus充電，使電壓值穩(wěn)定在5伏。

d.在Kt～(K+1)t間，t為0.01s，三相電壓型雙向PWM變流器預(yù)充電軟啟動電路直流側(cè)參考電壓值設(shè)置為KU，△U為5V。此時三相電壓型雙向PWM變流器預(yù)充電軟啟動電路直流側(cè)的電壓小于KU，DSP處理器根據(jù)電壓參考值，調(diào)整第七開關(guān)管IGBT7柵極上的脈寬調(diào)制信號PWM的占空比，使直流端電壓穩(wěn)定在目標(biāo)值KU上。

e.上述K為正整數(shù)，K依次取1、2、3、……、n，循環(huán)以上步驟，將直流端電壓從0抬升至目標(biāo)值，直到直流端電壓值穩(wěn)定在目標(biāo)電壓值。

f.當(dāng)直流端電壓穩(wěn)定在目標(biāo)值之后，DSP處理器輸出兩路低電平信號關(guān)閉接觸器K1、接觸器K2，并且同時輸出一路高電平信號閉合直流端軟啟動電路接觸器K5和六路PWM控制信號，三相電壓型PWM雙向變流器進(jìn)行正常工作，當(dāng)變流器直流端的電壓值穩(wěn)定在參考值有限長時間后，DSP處理器輸出一路低電平信號關(guān)閉接觸器K5，輸出一路高電平信號閉合接觸器K4，增大直流端的充電電流，至此三相電壓型雙向PWM變流器軟啟動完畢。