[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

本申請公開了一種變流器及其安全保護方法和硬撬棒電路，該方法應用于變流器的控制單元；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；硬撬棒電路包括串聯的扼流線圈和N個撬棒單元，并與變流器中的中間回流支撐電容構成能量吸收回路；各撬棒單元均包括控制端與控制單元連接的可控開關器件；安全保護方法包括：接收針對于變流器的狀態檢測信號；根據狀態檢測信號判斷變流器是否發生IGBT單管失效故障或者橋臂貫通故障；若是，則向硬撬棒電路中各可控開關器件發送啟動信號，以便基于能量吸收回路對變流器進行安全保護；若否，則維持各可控開關器件的關斷狀態。本申請可及時對變流器進行安全保護，避免故障進一步惡化和波及其他元件。

技術領域

本申請涉及電力傳動技術領域，特別涉及一種變流器及其安全保護方法和硬撬棒電路。

背景技術

現代軌道機車車輛的牽引變流器一般基于IGBT功率集成模塊作為其實現電能變換的核心部件，包括整流器和逆變器中的核心部件。

就應用情況來看，IGBT功率集成模塊在帶來簡統化、集成化等方面便利的同時，也暴露出一些問題，如，IGBT在使用過程中常會出現單管失效短路，引起IGBT橋臂貫通，進而導致IGBT元件炸裂，爆炸釋放的沖擊能量嚴重時會造成變流器柜門變形，造成較大的經濟損失和比較惡劣的影響，影響車輛的正常運行。

對此，現有技術中僅大多利用安全防爆裝置為模塊爆炸后的氣流提供排泄路徑，屬于故障后采取的應對措施，并不能提升模塊本身的安全性能，也不能降低模塊的爆炸率，降低不了模塊爆炸造成的器件損失；且模塊爆炸的位置不固定，因而導致安全防爆裝置不能精確的定位，影響實際的使用效果。本發明通過撬棒模塊直接對功率模塊故障時刻的處理，來降低故障時的危害。

鑒于此，提供一種解決上述技術問題的方案，已經是本領域技術人員所亟需關注的。

發明內容

本申請的目的在于提供一種變流器及其安全保護方法和硬撬棒電路，以便及時在變流器的功率模塊初始發生故障時進行安全保護，避免故障的進一步惡化，防止波及其他元器件和爆炸發生，有效降低故障時的危害。

為解決上述技術問題，第一方面，本申請公開了一種變流器的安全保護方法，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。

可選地，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。

可選地，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。