[發明專利]一種高壓變頻調速裝置的功率單元旁路機構

有效

• 申請號: 200710041731.0
• 申請日: 2007-06-07
• 公開（公告）號: CN101087108A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 項立崢;黃定忠;逯乾鵬
• 申請（專利權）人: 上海科達機電控制有限公司
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M5/458;H02M7/48;H02M7/5387;H02P27/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種高壓變頻調速裝置的功率單元旁路機構，尤其涉及一種采用 單元串聯多重化技術后的高壓變頻調速裝置的功率單元旁路機構，屬于高壓變頻 調速裝置技術領域。

背景技術

近年來，隨著電力電子技術的發展，促使了電力電子器件的發展，絕緣柵雙 極晶體管IGBT是在90年代得到迅速發展，其絕緣性能好、模塊化程度高，工 作頻率可達20kHz，因此在低壓變頻調速裝置上得到了廣泛的應用。在高壓變頻 調速中，由于IGBT的工作電壓低，雖然目前已能作到3.3～4.5Kv，但還不能滿 足直接使用的電壓等級。所以人們設計研究出在高壓變頻調速裝置中采用單元串 聯多重化技術，使符合使用的、工作電壓較低的IGBT模塊得到應用。申請人自 主獨立的研制出6KV高壓變頻調速裝置，經過多繞組移相整流變壓器降壓后給智 能功率單元供電，智能功率單元為三相輸入單相輸出的交-直-交PWM電壓源型 逆變器結構，相鄰的智能功率單元的輸出端串聯起來，形成Y形結構，實現變壓 變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。

這種高壓變頻調速裝置在使用過程中，偶爾會出現某個或幾個IGBT模塊發 生故障時，引起智能功率單元的故障，為了使高壓變頻調速裝置還能繼續正常工 作，不影響整個系統的運行，應盡快的將故障的智能功率單元退出并能在不停機 的情況下進行在線更換，這就需要一種保護電路及機構來滿足以上的要求，

目前國內高壓變頻調速裝置中使用的電子旁路電路，無物理旁路機構且不能 在線更換，只能停機以后才能更換故障單元，主要有幾種：

1由繼電器或接觸器構成旁路電路，其缺點是：由于繼電器或接觸器的機械觸 點有時接觸不良或動作不準確，動作有時限，影響系統運行的可靠性；

2現在普遍采用的另一種形式的旁路電路如圖1所示，它由設置在逆變橋1 旁邊的單相二極管整流橋2和晶閘管3構成。當某個功率模塊出現故障時， 系統關斷逆變橋1，觸發晶閘管3，使電流通過二極管整流橋2和晶閘管3 形成的通路流過。但是，這種旁路電路在實際應用中存在著一定的問題，這 是因為整個線路對旁路電路中的二極管和晶閘管提出了較高的要求。眾所周 知，IGBT的開關時間很短，一般在300nS左右，現在使用1700V的IGBT， 直流母線電壓可達到1000V左右，于是IGBT開關時將產生的dv/dt可達 3000V/μS的量級，而晶閘管能承受的dv/dt一般在1000V/μS以下。所以圖1 所示的電路，在剛上電時，晶閘管兩端的電壓為零，當功率模塊IGBT開始 正常導通的瞬間，晶閘管就會耐受超過其耐受能力的dv/dt。這樣就容易引 起晶閘管的誤導通，造成逆變橋輸出短路，從而使功率模塊發生故障；

3還有一種是在上述第2種的旁路電路基礎上增加了一個預充電電路4，如圖 2所示，雖然解決了上述第2種旁路電路的一些缺陷，但不能解決這個故障 功率模塊單元的在線更換，而且這種旁路電路的方式使用的元器件多、線路 相對比較復雜。

發明內容

本發明的目的是要提供一種使故障的智能功率單元能在電路中在線更換，成 本低、功耗低、工作可靠的高壓變頻調速裝置的功率單元旁路機構。

為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種功率單元旁路機構是在高壓 變頻調速裝置中，且并聯在每一個智能功率單元逆變器交流輸出母線兩端的功率 單元旁路機構，該功率單元旁路機構包括并聯在每一個智能功率單元逆變器交流 輸出母線兩端上的一個晶閘管模塊，該功率單元旁路機構還包括并聯在每一個智 能功率單元逆變器交流輸出母線兩端上的一個機械操作的閘刀機構，其特征在 于，在每一個智能功率單元逆變器交流端和每一個智能功率單元逆變器交流輸出 母線兩端上的一個晶閘管模塊之間設有dv/dt的吸收回路。

所述的晶閘管模塊為正反向并聯的晶閘管模塊。

所述的dv/dt的吸收回路由高頻電抗器、吸收電容和吸收電阻組成，高頻電 抗器L串接在變頻調速裝置每一智能功率單元輸出的逆變器交流端與一個輸出 交流母線端之間，在輸出交流母線兩端之間并聯一串接的吸收電容和吸收電阻， 輸出交流母線兩端之間與所述晶閘管模塊并聯，所述晶閘管模塊是正反向并聯的 晶閘管模塊。