1.本实用新型涉及低压配电系统技术领域，具体涉及到一种采用低压输入高压输出的变频器电路结构。
背景技术：
2.随着国民经济的高速发展，国内石油管道、炼化、冶金、空分等行业的产能和规模不断扩大，在国家节能降耗环保政策的影响下，高低压变频器等节能调速产品在行业内的应用范围越来越广泛，变频器在结构上一般包括功率单元、控制柜以及移相变压器。低压电动机的额定功率段一般都在400kw以内，实际是当超过200kw时一般都会考虑采用高压电动机的形式，并匹配相应电压等级的变频器。
3.随着生产规模扩大，一些低压配电系统的试验测试平台也需要扩容，当负载电机功率较大时，如果选择低压电机，其额定电流会非常大，即使配置低压变频器，启动时仍会对电网产生较大的冲击，且会对电网产生较大的电流谐波，造成电网污染。选择高动压电机方案后，一种方案是需要引入高压电源，扩建高压配电站，其成本较高、建设周期较长，不可取。另一种方案是直接利用原有的低压电源，通过升压变压器升压后再提供给高压变频器驱动高压电动机，如图1所示，可以看出，由380v电网母线经过低压开关柜qf1输送，通过升压变压器升压后再由高压开关柜qf2输送，在高压预充电电路的配合下，再提供给高压变频器驱动高压电动机。
4.该现有技术存在着以下问题：1、系统比较复杂、各类保护复杂、系统整体造价高；2、增加升压变压器后的系统损耗增加；3、启动瞬间升压励磁涌流大，对低压侧电网冲击较大；4、系统中除了高压变频器的移相变压器，还有中间的升压变压器，使得整体系统效率相对较低，升压变压器自身损耗的造成了不必要的电能浪费。
5.因此，存在待改进之处，本实用新型提供一种采用低压输入高压输出的变频器电路结构。
技术实现要素：
6.针对现有技术所存在的不足，本实用新型目的在于提出一种采用低压输入高压输出的变频器电路结构，具体方案如下：
7.一种采用低压输入高压输出的变频器电路结构，变频器电路结构用于对高压电动机输出高压，包括低压电网母线、低压开关柜、高压变频器，还包括低压预充电回路，低压预充电回路由限流电阻以及电阻旁路断路器组成；
8.低压电网母线与低压开关柜连接，低压开关柜与限流电阻串接，限流电阻再与高压变频器中的移相变压器原边输入侧串接，电阻旁路断路器并接于限流电阻的两端；
9.高压变频器还包括功率单元、控制柜，移相变压器的副边输出侧与功率单元连接，给功率单元供电，功率单元的输出相电压供给高压电动机，控制柜用于控制高压电动机变频调速。
10.进一步的，低压开关柜中设置有低压进线断路器。
11.进一步的，功率单元为三相输入、单相输出的交直交pwm电源行逆变器结构，包括a相功率单元、b相功率单元、c相功率单元，每相由n个功率模块串联而成。
12.进一步的，当低压为380v时，所述变频器电路结构可适用于额定电压在3-10kv内的高压电动机。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
14.(1)本实用新型中，高压变频器输入侧，即移相变压器的原边输入侧无需设置升压变压器，避免升压变投入时产生的励磁涌流，而是直接采用低电压直接输入，直接将低压电网母线电源经过低压开关柜输送，再通过低压预充电电路后直接提供给高压变频器的移相变压器原边输入侧，移相变压器副边输出侧对功率单元供电，使得高压变频器直接输出电压，驱动高压电动机变频调速运行。在此过程中，串联的限流电阻限制合闸电流，待合闸电流衰减到设定阈值内，通过电阻旁路断路器将限流电阻切除，实现变频器的干式移相变压器预励磁及功率单元内部直流电容器预充电功能。
15.(2)相较现有的低压配电系统来说，本实用新型只需对系统中的移相变压器原边绕组做相应的变更，即：将移相变压器原边绕组按照对应电压等级的变比制作成对应匝数的低压绕组，变压器二次侧绕组电压等级保持与原系统不变，高压变频器的控制单元及功率单元与常规高压变频器几乎保持不变，设计上改动的工程量较小，不仅继承了常规高压变频器设计的稳定性，而且节省了中间升压变压器的效率损失1-3％，提高了整个配电系统的效率，且提高变频器系统的稳定性，降低了故障概率。
16.(3)移相变压器输入侧采用380v直接输入，移相变压器二次侧保持与原设计不变，通过功率单元级联的方式可实现高压变频器电路结构输出10kv高压，适用范围较宽。
附图说明
17.图1为背景技术中的低压配电系统的整体示意图；
18.图2为本实用新型的变频器电路结构的整体示意图；
19.图3为变频器电路结构的原理拓扑图。
20.附图标记：1、低压电网母线；2、低压预充电回路；21、限流电阻；22、电阻旁路断路器；3、高压变频器；31、移相变压器；32、功率单元；4、低压开关柜；41、低压进线断路器；5、高压电动机。
具体实施方式
21.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
22.现有技术中，利用低压电源，通过升压变压器升压后再提供给高压变频器3驱动高压电动机5的方式存在弊端，为实现低电压等级的电网可以直接驱动高压电动机5，本实用新型提出一种采用低压输入高压输出的变频器电路结构，具体来说是一种易实现的，利用成熟可靠的功率单元32串联多电平结构级联式高压变频器3，实现低电压输入高电压输出的变频器电路结构。既降低了系统的复杂性，提高了系统的可靠性，又减少了造价成本。
23.为了更好的说明，本实施例以某试验台技术改造为例来说明，具体如下，电网电压
380v，该试验台负载工艺需求为负载一台额定功率630kw的电动机。需要配置一套高压三相异步电动机及对应的变频调速系统完成启动和根据工艺需求进行变频调速运行。
24.为实现试验台的需求，上述变频器电路结构用于实现对高压电动机5输出电压，如下图2所示，变频器电路结构包括低压电网母线1、低压开关柜4、低压预充电回路2、高压变频器3，低压电网母线1用于提供低压，直接将380v的低压电网母线1电源经过低压开关柜4输送，再通过低压预充电回路2后直接提供给高压变频器3，经过高压变频器3直接输出高压，驱动高压电动机5变频调速运行。相较于现有技术来说，无需再设置升压变压器以及高压开关柜qf2，以及将高压预充电电路替换成低压预充电回路2。
25.具体来说，低压开关柜4中设有低压进线断路器41，低压电网母线1与低压开关柜4连接，由低压进线断路器41控制分闸、合闸以控制低压的输入。高压变频器3由移相变压器31、功率单元32、控制柜组成，低压预充电回路2由限流电阻21以及电阻旁路断路器22组成，低压开关柜4、低压预充电回路2、高压变频器3三者之间的连接关系为，低压进线断路器41与限流电阻21串接，限流电阻21再与高压变频器3中的移相变压器31原边输入侧串接，电阻旁路断路器22并接于限流电阻21的两端。
26.在高压变频器3中，移相变压器31通过分压对功率单元32供电，功率单元32作为构成高压变频器3主回路的主要部分，是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器3部件，本实施例中，功率单元32为三相输入、单相输出的交直交pwm电压源型逆变器结构，包括a相功率单元32、b相功率单元32、c相功率单元32，每相由n个功率模块串联而成。控制柜用于起到控制变频调速，向电机输送指令信号，控制高压电动机5的转速。
27.在低压预充电回路2中，限流电阻21的设置实际上是在主回路串联了一个电阻，在低压电网母线1与高压变频器3之间串联适当的电阻，可以限制合闸电流，待合闸电流衰减到设定阈值内，通过电阻旁路断路器22将限流电阻21切除，实现高压变频器3的干式移相变压器31预励磁及功率单元32内部直流电容器预充电功能。
28.根据上述公开的内容，本实用新型的详细的系统原理拓扑图如图3所示，包括低压进线断路器41、限流电阻21、电阻旁路断路器22、移相变压器31、功率单元32及控制单元。图3中的qf1为低压进线断路器41；r为低压预充电回路2的限流电阻21，qf-r为低压预充电回路2的电阻旁路断路器22；a1-an为a相功率单元32，b1-bn为b相功率单元32，c1-cn为c相功率单元32(n代表了功率单元32的级数，数量不做限制)；m为高压三相异步电动机。
29.在高压变频器系统中，高压变频器3的功率单元32中功率模块数量与高压电动机5的电压等级有关，常规配置详见下表：
[0030][0031]
为了更好的描述，本实用新型以380v电网输入，10kv输出为例进行说明。
[0032]
移相变压器31的输入侧采用380v的电压直接输入，移相变压器31的多重化二次绕
组采用720v电压输出，即移相变压器31的变比设计为380v/720v
×
24，由低压电网母线1送来的三相380v交流电接入移相变压器31一次接线铜排，移相变压器31包含了24个720v二次绕组，形成48脉冲整流结构。
[0033]
由于三个不同相的功率单元32每相由n个功率模块串联而成，在本实施例中，每相设定成8个额定电压720v的功率单元32串联而成，380v的低压电网母线1电压经过副边多重化的移相变压器31变压后给功率单元32供电后，每个输出相电压达5774v，总的来说，电压达10kv实现变压变频的高压直接输出，能供给高压电动机5。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。