[發明專利]一種變流器及其安全保護方法和硬撬棒電路

在審

• 申請號: 202010162025.7
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN113381597A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 李華;劉海濤;劉永江;李鵬;周金樓;范榮輝;唐雄輝;李玉鵬;李聰炟;余仁忠
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳麗

1.一種變流器的安全保護方法，其特征在于，應用于變流器的控制單元；所述變流器的正直流母線與負直流母線之間連接有硬撬棒電路；所述硬撬棒電路包括串聯的扼流線圈和N個撬棒單元，并與所述變流器中的中間回流支撐電容構成能量吸收回路；各所述撬棒單元均包括控制端與所述控制單元連接的可控開關器件；所述安全保護方法包括：

接收針對于所述變流器的狀態檢測信號；

根據所述狀態檢測信號判斷所述變流器是否發生IGBT單管失效故障或者橋臂貫通故障；

若是，則向所述硬撬棒電路中各所述可控開關器件發送啟動信號，以便基于所述能量吸收回路對所述變流器進行安全保護；

若否，則維持各所述可控開關器件的關斷狀態。

2.根據權利要求1所述的安全保護方法，其特征在于，所述接收針對于所述變流器的狀態檢測信號，包括：

接收針對于所述變流器中整流器和逆變器和輔助逆變器的IGBT狀態檢測信號和電流檢測信號和電壓檢測信號。

3.根據權利要求2所述的安全保護方法，其特征在于，根據所述狀態檢測信號判斷所述變流器是否發生IGBT單管失效故障，包括：

若同時接收到反映IGBT故障的IGBT狀態檢測信號和反映整流器輸入過流的電流檢測信號，

或者，若同時接收到反映IGBT故障的IGBT狀態檢測信號和反映逆變器輸出過流的電流檢測信號，

或者，若同時接收到反映IGBT故障的IGBT狀態檢測信號和反映輔助逆變器輸出過流的電流檢測信號，

則判定所述變流器發生IGBT單管失效故障。

4.根據權利要求2所述的安全保護方法，其特征在于，根據所述狀態檢測信號判斷所述變流器是否發生橋臂貫通故障，包括：

若同時接收到反映IGBT故障的IGBT狀態檢測信號和反映直流母線電壓變化率高出預設安全閾值的電壓檢測信號，

或者，若同時接收到反映整流器輸入過流的電流檢測信號和反映逆變器輸出過流的電流檢測信號，

或者，若同時接收到反映多個并聯了直流母線的所述變流器中均整流器輸入過流的電流檢測信號；

或者，若同時接收到反映多個并聯了直流母線的所述變流器中均逆變器輸出過流的電流檢測信號；

則判定所述變流器發生橋臂貫通故障。

5.根據權利要求1至4任一項所述的安全保護方法，其特征在于，在所述向所述硬撬棒電路中各所述可控開關器件發送啟動信號之后，還包括：

生成變流器故障告警信號。

6.一種硬撬棒電路，其特征在于，用于對變流器進行安全保護，包括：扼流線圈和N個串聯的撬棒單元；

所述扼流線圈與N個所述撬棒單元串聯在所述變流器的正直流母線與負直流母線之間，并與所述變流器中的中間回流支撐電容構成能量吸收回路；

各所述撬棒單元均包括可控開關器件；各所述可控開關器件的控制端均與所述變流器的控制單元連接，用于接收所述控制單元在判定所述變流器發生IGBT單管失效故障或者橋臂貫通故障后所發送的啟動信號，以便基于所述能量吸收回路對所述變流器進行安全保護。

7.根據權利要求6所述的硬撬棒電路，其特征在于，各所述撬棒單元還包括與所述可控開關器件并聯的均壓電阻；N個所述撬棒單元中的所述均壓電阻的阻值相等。

8.根據權利要求6所述的硬撬棒電路，其特征在于，所述可控開關器件包括晶閘管或者IGBT。

9.根據權利要求6至8任一項所述的硬撬棒電路，其特征在于，N的取值為2。

10.一種變流器，其特征在于，包括整流器、中間穩壓模塊、逆變器、狀態檢測模塊、控制單元以及如權利要求6至9任一項所述的硬撬棒電路；

所述整流器的直流輸出端作為所述變流器的正直流母線和負直流母線，并與所述逆變器的直流輸入端連接；所述硬撬棒電路和所述中間穩壓模塊均連接在所述正直流母線和所述負直流母線之間，所述硬撬棒電路與所述中間穩壓模塊中的中間回流支撐電容構成能量吸收回路；

所述控制單元與所述狀態檢測模塊連接，用于在根據接收到的狀態檢測信號判定所述變流器發生IGBT單管失效故障或者橋臂貫通故障之后，向所述硬撬棒電路中各可控開關器件的控制端發送啟動信號，以便基于所述能量吸收回路對所述變流器進行安全保護。