[實用新型]一種高可靠性高壓變頻器

有效

• 申請號: 201420620330.6
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN204258609U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 馬永健
• 申請（專利權）人: 北京合力電氣傳動控制技術有限責任公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 欒波

技術領域

本發明涉及電氣設備領域，具體而言，涉及一種高可靠性高壓變頻器。

背景技術

變頻器(Variable-frequency?Drive，VFD)是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。作為一種基本的電器設備，已經得到了較為廣泛的應用。

變頻器(包括逆變器)分為電壓源型和電流源型兩類，其中電壓源型按照每相能夠輸出的電平數量，分為2電平、3電平、5電平以及更多電平等，其中超過2電平的變頻器統稱為多電平變頻器，輸出電壓超過1kV的稱為高壓變頻器。

在單個電力電子器件耐電壓水平受限的情況下，更多的電平意味著更高的電壓輸出能力，以及輸出電壓具有更好的波形，更低的諧波，這也是電平數量增加的主要意義。

電壓源型多電平變頻器分為共直流母線結構和變壓器隔離結構兩類，前者的每個輸出相共用直流母線，結構較為簡潔，但需要較為先進的電路拓撲才能夠產生較多電平的輸出；后者由變壓器的相互隔離的繞組提供相互隔離的電源，然后通過不同繞組對應的逆變電路間的電壓疊加實現多電平輸出，這種變頻器由于使用的電力電?子器件的耐壓水平要求較低，因此整機成本較低，目前市場上絕大多數高壓變頻器采用此結構，此類型的變頻器如圖1中所示，主要包括整流變壓器13、傳統功率單元14兩部分，當然還包括其他附屬電路，如高壓進線11、進線斷路器12和電機15。

對于這類高壓變頻器，由于功率單元數量較多(10kV變頻器功率單元數目多達24個以上)，因此發生功率單元故障的概率較大。在可靠性要求較高的場合，有必要設計相應的旁路裝置，在某功率單元發生故障的時候，建立旁路通道，如附圖2所示，可控硅旁路裝置16連接在功率單元14的兩個接點之間，使該功率單元14不工作時，變頻器仍然能夠通過設置的旁路來輸出電流，同時變頻器向三相的功率單元發出調整后的輸出電壓指令(對基波的幅值和相位進行調整)，使變頻器在調整后仍能輸出平衡的三相電壓。

相關技術中，經常采用可控硅旁路方案，如附圖3所示。

功率單元14的控制電路板接收來自主控系統的光纖信號(控制信號)，從中解析出IGBT的輸出脈沖，用于功率單元的正常控制，同時解析出旁路控制指令，通過信號隔離和放大，對旁路可控硅進行控制。

功率單元內部電路141正常工作時，根據來自主控系統的光纖信號指令，不觸發旁路可控硅旁路裝置142；

功率單元內部電路141故障時，根據來自主控系統的光纖信號指令，觸發旁路可控硅導通；由于可控硅在交流電流過零點時無法自動保持導通狀態，因此在旁路運行過程中需要功率單元的電路板持續性地向其發出觸發信號。

此外，有的廠家簡單地將接觸器并聯在功率單元的輸出側進行旁路。

在圖3方案中，在功率單元14故障后，受到可控硅特性的影響，可控硅電路需要長時間流過系統電流。在此期間，如果可控硅發生故障，系統將無法運行，因此可控硅旁路機構的連續工作可靠性將顯著影響到系統的運行可靠性。

在圖3方案中，如果功率單元14的故障是有其控制電路板引起的，或者功率單元14的故障導致其控制電路板無法正常工作，則在故障后無法正確地解析出可控硅旁路指令，而無法實現旁路運行。

綜上，相關技術中的功率單元旁路系統的可靠性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高可靠性高壓變頻器，以解決上述的問題。

在本發明的實施例中提供了一種高可靠性高壓變頻器，包括：功率單元、電子旁路和機械旁路；

電子旁路和機械旁路均連接在功率單元的兩個輸出接點之間，使一個接點的電流能夠通過機械旁路，和/或電子旁路到達另一個接點。

優選的，機械旁路包括觸點開關和信號接收器；

觸點開關與信號接收器電連接，信號接收器用于根據獲取到的機械旁路信號控制觸點開關閉合，使一個接點的電流能夠通過觸點開關到達另一個接點。

優選的，電子旁路包括開啟信號接收單元和導通單元；

開啟信號接收單元與導通單元電連接，開啟信號接收單元用于根據獲取到電子旁路開啟指令信號，控制導通單元工作，使一個接點的電流能夠通過導通單元到達另一個接點。