[發明專利]一種級聯型高壓變頻器旁通處理方法

有效

• 申請號: 201010599074.3
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102097925A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 霍利杰;李冰;錢詩寶;丁明進;張裕峰;胡炫
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02H7/122
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明涉及一種高壓大功率變頻器，更具體的說，涉及一種單元串聯型高壓大功率變頻器，提供了一種當一個或多個功率單元故障時的旁通處理方法。

背景技術

單元串聯型高壓變頻器已經成為高壓變頻器領域的一類重要產品，該結構的變頻器采用若干個獨立的PWM變頻功率單元串聯的方式，以實現多電平高壓輸出，改善輸出電壓波形。變頻器輸入采用多副邊的移相多重化隔離變壓器，給每個功率單元分別供電的同時達到諧波抵消，改善輸入電流波形，提高輸入功率因數的目的。該變頻器還可以通過控制系統將故障功率單元自動旁路，使變頻器在一個或多個功率單元故障的情況下還能滿載或降額運行，大大提高了系統的可靠性。

但是，正常運行時三相功率單元的輸出指令是均衡的，當有一個或多個功率單元因故障而處于旁路運行狀態時，會造成變頻器三相輸出不平衡。目前，為了解決故障功率單元旁通運行時輸出平衡的問題，較多采用的方法是將與故障功率單元同一級的另外兩相功率單元一起旁通，達到三相輸出電壓平衡的目的。但是這種方法犧牲了正常功率單元的輸出能力，降低了變頻器的出力。

以m級串聯級聯型高壓變頻器為例，當有一個功率單元故障時，采用上述旁通處理方法，則輸出電壓變為額定電壓的(m-1)/m；若有兩個不同級的功率單元故障，則變頻器將處于只有m-2級功率單元串聯運行的狀態，輸出電壓僅為額定電壓的(m-2)/m，此時變頻器的帶負荷能力大大降低，在某些場合下甚至會導致輸出過流而停機。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的是提供一種新的旁通處理方法，使得當級聯型高壓變頻器因功率單元故障而旁通運行時，仍然能夠維持較高的輸出電壓和負載能力。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案，在有功率單元故障而旁通運行時，保證三相輸出平衡的同時，最大程度的減少“健康”功率單元的旁通數量，降低故障功率單元旁通運行對變頻器出力的影響。

一種級聯型高壓變頻器旁通處理方法，包括以下步驟：

1)某個功率單元i出現故障，自動封鎖輸出，并觸發旁路裝置，保證其他“健康”功率單元的電氣連接；

2)變頻主控系統讀取故障功率單元狀態信息，置位對應功率單元的旁通標志，并查詢其他功率單元的旁通標志；

3)若其他功率單元均正常運行，則主控系統控制與故障單元同級的其他兩相功率單元輸出零電壓，其他功率單元均正常運行，保證三相輸出電壓平衡，電壓輸出能力降低1/m，m為功率單元總級數；

4)若其他功率單元有某個功率單元j已有旁通故障，并處于旁通運行狀態，則通過預先設定的查詢表判斷該單元是否與新故障單元同相；

5)若果i與j同相，則按步驟3處理，此時系統中有兩級共6個功率單元處于旁通運行狀態，電壓輸出能力降低2/m；

6)若i與j不同相，則重新打開與功率單元i同級且與功率單元j同相的“健康”功率單元，其他單元工作狀態不變，此時系統中只有3個功率單元處于旁通運行狀態，有效旁通級數為1，電壓輸出能力降低1/m。

前述的級聯型高壓變頻器旁通處理方法，其特征在于：通過增大三相每個功率單元輸出電壓給定的方法來提高系統輸出電壓，使故障后的電壓輸出能力不降低或少降低，具體方法是，當變頻器有效旁通級數為n時，正常工作功率單元輸出電壓指令調整為：(V′≤V_max)，其中V為正常運行時功率單元輸出電壓指令，V′為旁通故障后主控系統提高功率單元輸出電壓指令，V_max為功率單元最大輸出電壓指令，當V′大于V_max時，功率單元輸出電壓指令取V_max。

本發明通過查詢表的方法，選擇性的控制“健康”功率單元的旁通狀態，來保證提供功率輸出的三相功率單元數量相等，從而達到三相電壓輸出平衡的目的。同時，采用查詢表的方法后，盡量降低了功率單元故障對整個變頻器系統電壓輸出能力的影響，尤其當有多個功率單元故障時，此方法的優勢更加明顯。

附圖說明

圖1級聯高壓變頻器功率單元電路結構圖；

圖2級聯高壓變頻器構成示意圖；

圖3普通旁通處理方法原理圖；

圖4查詢表旁通處理方法原理圖；

圖5功率單元被旁通后，通過增大每個功率單元電壓給定的方法來提高系統輸出電壓的原理圖；

圖6本發明的一個實施例流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步描述：