[發明專利]一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路

無效

• 申請號: 201110309865.2
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102394554A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 楊軼成;黃韜;霍利杰;丁明進;王前雙;劉春松;李冰
• 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
• 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

本發明涉及高壓變頻器功率單元旁路控制領域，更具體的說，涉及一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路。

背景技術

隨著高壓變頻器在電力、冶金、石油、化工等關系重大場合的節能技術廣泛應用，對高壓變頻器的穩定可靠運行提出了更高的要求。由若干個獨立的功率單元串聯的級聯式高壓變頻器以其諧波小、單元可方便快速互換、可批量生產、維護方便等優點，受到了國內外各行業越來越多的青睞，顯示出了廣闊的推廣前景。因此對單元級聯式高壓變頻器的穩定性和可靠性提出了更高的要求。

單元級聯式高壓變頻器的每一相是由若干功率單元串聯構成，用到的功率器件眾多，從而導致故障點倍增，而高壓變頻器的負載在生產中都非常關鍵，只要其中一個功率單元中的器件出現故障不能正常運行，就導致高壓變頻器裝置輸出缺相，不能正常運行，甚至跳機，這給生產安全帶來了極大的隱患，同時也給用戶帶來不可估量的經濟損失。為了提高這種拓撲結構高壓變頻器的可靠性，采用功率單元旁路裝置，當一個或多個單元故障時，迅速有效地將故障單元切除，由其它正常功率單元繼續滿載或降額運行，大大挺高了高壓變頻器的可靠性和安全性。

功率單元旁路裝置控制的可靠性直接影響高壓變頻器裝置的性能。目前功率單元旁路方式主要有兩種，如圖1采取二極管和晶閘管（如可控硅）構成的旁路方式和如圖2、圖3采用接觸器為旁路開關的旁路方式。晶閘管旁路方式結構簡單、體積小、重量輕，但抗干擾性能差，容易誤導通，可靠性低。功率單元接觸器旁路方式以其具有明顯的斷開點、抗干擾性能強、選配安裝方面等優點越來越受到用戶及廠家的青睞。

現有的接觸器旁路控制方式主要有兩種，一種是采用圖2接觸器線圈集中控制方式，該控制方式要求另外增加單獨的接觸器控制檢測板，接觸器觸點與線圈之間要求具備很高的絕緣耐壓，市場上普通常用的接觸器產品不能滿足其要求，需要進行二次改裝或定制的特殊設計，導致成本高且可靠性得不到保證。另一種是采用圖3的接觸器線圈分布式控制，每個接觸器的控制和檢測通過各個功率單元獨立完成，這樣有效的降低了成本。但該方式的接觸器控制電源取至模塊內部，若運行過程中出現缺相、或內部控制板電源故障時，接觸器旁路裝置將失去控制，無法保證繼續旁路運行，導致變頻器非正常停機。

發明內容

本發明的目的在于解決現有旁路控制技術中存在的問題，提供一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路，該旁路控制電路可以保證功率單元在任何時候發生任何故障均能可靠旁路運行。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案，提供了一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路，包括并聯在功率單元單相逆變輸出U、V端的通用接觸器和旁路冗余控制電路，其特征在于，所述旁路冗余控制電路包括單元控制板、接觸器線圈控制電源變換電路和接觸器線圈冗余控制電路；所述接觸器線圈冗余控制電路包括接觸器驅動電路和接觸器冗余控制電路，所述接觸器驅動電路包括單元控制板，單元控制板給出的旁路命令驅動一繼電器，所述繼電器的一組常開觸點串聯在接觸器控制線圈回路中；所述接觸器冗余控制電路是指將接觸器的第二常開輔助觸點與串聯在接觸器控制線圈回路中的繼電器一組常開觸點并聯。

前述的一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路，其特征在于：所述接觸器線圈冗余控制電路還包括旁路成功反饋檢測電路，所述旁路成功反饋檢測電路是指與單元控制板連接的接觸器的第一常開輔助觸點。

前述的一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路，其特征在于：所述接觸器線圈控制電源變換電路為單相隔離降壓變壓器，單相隔離降壓變壓器輸入端與功率單元輸入熔斷器前任兩相連接，所述單相隔離降壓變壓器的副邊繞組輸出一端直接與接觸器的線圈連接，另一端與接觸器線圈控制驅動電路連接。

前述的一種具有冗余控制功能的功率單元旁路電路，其特征在于：所述接觸器線圈控制電源變換電路為AC/DC變換電路，所述AC/DC變換電路輸入與功率單元輸入熔斷器前任兩相連接，所述AC/DC變換電路的輸出正極端與接觸器線圈正極直接相連，另負極端與接觸器線圈控制驅動電路連接。

本發明的有益效果是：接觸器線圈控制電源取自功率單元輸入前端，對接觸器各方面性能沒有特殊要求；當功率單元發生兩相熔斷器故障或旁路運行中發生控制電源或旁路控制回路器件損壞故障，仍能保證故障單元可靠旁路，高壓變頻器裝置持續穩定運行。

附圖說明

圖1為現有技術中的功率單元可控硅旁路電路原理圖；

圖2為現有技術中的功率單元接觸器旁路電路原理圖；

圖3為現有技術中的另一種功率單元接觸器旁路電路原理圖；