[實用新型]防止高壓電網驟停導致斬波器損壞的轉子變頻裝置主回路

有效

• 申請號: 201420828586.6
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN204258288U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 趙世運;陳華橋;王敏化
• 申請（專利權）人: 萬洲電氣股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所 42217
• 代理人: 嚴崇姚

技術領域

本實用新型屬于電機調速技術領域，涉及電機調速裝置，尤其是一種高壓交流繞線式異步電動機轉子變頻調速裝置。

背景技術

轉子變頻調速裝置早期屬于串級調速技術領域，隨著電力電子器件的發展升壓斬波模型的提出使得轉子變頻得到了快速的發展。

目前高壓繞線式電動機使用的轉子變頻裝置都是采用升壓斬波電路為基礎，通過控制IGBT占空比實現無級調速。轉子變頻主回路升壓斬波器主要采用英飛凌科技公司生產的FD800R**KE3-B2或ABB公司生產的5SNE0800M**0100耐壓等級為1700V（3300V）的IGBT模塊（斷路器結構）。在轉子變頻裝置調速過程中，由于高壓電網驟停引起的電動機瞬態高能量釋放產生高電壓時有發生，這種超過IGBT模塊耐壓等級的瞬態高壓很容易使IGBT模塊擊穿而損壞。在現有的轉子變頻保護回路中大多采用直流分壓檢測電路來判斷過電壓，當檢測電壓超過設定值后輸出一個高電平信號到控制器PLC輸入口，PLC迅速輸出轉全速或者停機命令控制接觸器分合，切除斬波器。但由于轉子側瞬態高壓尖峰的上升率很大、電壓上升很快以及PLC的響應速度以及接觸器的動作速度受到限制，在還未來得及切除主回路時IGBT模塊已受到高壓沖擊而損壞，這類瞬態高壓常常先將升壓二極管反向擊穿，使升壓電容存儲的巨大能量通過IGBT模塊卸放，從而引起IGBT模塊燒壞。這種采用分壓檢測電路判斷過電壓方法顯然難起到保護斬波器作用。

發明內容

本實用新型的目的主要是克服現有技術的不足，解決現有的交流繞線式異步電動機轉子變頻調速控制裝置在電網驟停時電機轉子側瞬態高壓尖峰的上升率大、保護不及時、IGBT模塊受到高壓沖擊易損壞的問題。本實用新型涉及到的主回路具有改造方便、成本低、延長IGBT模塊使用壽命、并不影響設備正常運行等特點。

本實用新型的技術解決方案是：一種防止高壓電網驟停導致斬波器損壞的轉子變頻裝置主回路，它包含電機轉子繞組、邏輯切換接觸器、水阻起動單元、三相橋式不可控整流單元、續流電抗器、由絕緣柵雙極型晶體管構成的斬波器、儲能電容、平波電抗器、三相有源逆變器、熔斷器、傳感器等，其特征在于：還包括在斬波器二端并聯的大功率保護可控硅和BOD保護模塊；所述可控硅的陰極連接絕緣柵雙極型晶體管的E極，可控硅的陽極連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，可控硅的觸發極連接BOD保護模塊的門極觸發端；所述BOD保護模塊負端連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，BOD保護模塊正端連接絕緣柵雙極型晶體管的E極。

本實用新型的技術解決方案中所述的絕緣柵雙極型晶體管的型號為KP800A/1500V，保護電壓等級為1700V；或型號為KP800A/3000V，保護電壓等級為3300V。

本實用新型的技術解決方案中所述的BOD保護模塊中IGBT模塊由5只P3100E瞬變電壓抑制二極管、分壓電阻串聯組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯有均壓電阻，分壓電阻上連接有觸發電路，保護耐壓等級為1700V，實現過電壓保護功能；或由10只P3100E瞬變電壓抑制二極管、分壓電阻串聯組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯有均壓電阻，分壓電阻上連接有觸發電路，保護耐壓等級為3300V。

本實用新型在實施過程中不需對現有轉子變頻主回路器件進行調整，只用在斬波器或絕緣柵雙極型晶體管二端并聯一只可控硅VT和BOD保護模塊即可。

本實用新型的保護原理是當轉子變頻在運行過程中高壓電網驟停時主回路電壓瞬間超過瞬變電壓抑制二極管反向擊穿電壓使BOD保護模塊動作，從而快速觸發可控硅導通，將瞬態過電壓施加在其他電氣元件上，進而保護斬波器或絕緣柵雙極型晶體管。

由于本實用新型設計采用了上述技術方案，有效解決了現有高壓繞線式交流異步電動機轉子變頻調速裝置在高壓電網驟停時瞬態高壓尖峰上升率大，PLC還未來得及動作時斬波器或絕緣柵雙極型晶體管受到高壓沖擊易損壞的問題。該實用新型涉及的技術已經過多次現場試用驗證，其結果表明它與現有技術比較具有結構簡單實用、有效保護斬波器或絕緣柵雙極型晶體管延長其壽命等優點，適用于各種繞線式交流電動機。

附圖說明

圖1為本實用新型的主回路圖。

圖2為BOD保護模塊原理圖。

圖3為絕緣柵雙極型晶體管端子圖。