[发明专利]一种级联型高压变频器旁通处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压大功率变频器，更具体的说，涉及一种单元串联型高压大功率变频器，提供了一种当一个或多个功率单元故障时的旁通处理方法。

背景技术

单元串联型高压变频器已经成为高压变频器领域的一类重要产品，该结构的变频器采用若干个独立的PWM变频功率单元串联的方式，以实现多电平高压输出，改善输出电压波形。变频器输入采用多副边的移相多重化隔离变压器，给每个功率单元分别供电的同时达到谐波抵消，改善输入电流波形，提高输入功率因数的目的。该变频器还可以通过控制系统将故障功率单元自动旁路，使变频器在一个或多个功率单元故障的情况下还能满载或降额运行，大大提高了系统的可靠性。

但是，正常运行时三相功率单元的输出指令是均衡的，当有一个或多个功率单元因故障而处于旁路运行状态时，会造成变频器三相输出不平衡。目前，为了解决故障功率单元旁通运行时输出平衡的问题，较多采用的方法是将与故障功率单元同一级的另外两相功率单元一起旁通，达到三相输出电压平衡的目的。但是这种方法牺牲了正常功率单元的输出能力，降低了变频器的出力。

以m级串联级联型高压变频器为例，当有一个功率单元故障时，采用上述旁通处理方法，则输出电压变为额定电压的(m-1)/m；若有两个不同级的功率单元故障，则变频器将处于只有m-2级功率单元串联运行的状态，输出电压仅为额定电压的(m-2)/m，此时变频器的带负荷能力大大降低，在某些场合下甚至会导致输出过流而停机。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种新的旁通处理方法，使得当级联型高压变频器因功率单元故障而旁通运行时，仍然能够维持较高的输出电压和负载能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，在有功率单元故障而旁通运行时，保证三相输出平衡的同时，最大程度的减少“健康”功率单元的旁通数量，降低故障功率单元旁通运行对变频器出力的影响。

一种级联型高压变频器旁通处理方法，包括以下步骤：

1)某个功率单元i出现故障，自动封锁输出，并触发旁路装置，保证其他“健康”功率单元的电气连接；

2)变频主控系统读取故障功率单元状态信息，置位对应功率单元的旁通标志，并查询其他功率单元的旁通标志；

3)若其他功率单元均正常运行，则主控系统控制与故障单元同级的其他两相功率单元输出零电压，其他功率单元均正常运行，保证三相输出电压平衡，电压输出能力降低1/m，m为功率单元总级数；

4)若其他功率单元有某个功率单元j已有旁通故障，并处于旁通运行状态，则通过预先设定的查询表判断该单元是否与新故障单元同相；

5)若果i与j同相，则按步骤3处理，此时系统中有两级共6个功率单元处于旁通运行状态，电压输出能力降低2/m；

6)若i与j不同相，则重新打开与功率单元i同级且与功率单元j同相的“健康”功率单元，其他单元工作状态不变，此时系统中只有3个功率单元处于旁通运行状态，有效旁通级数为1，电压输出能力降低1/m。

前述的级联型高压变频器旁通处理方法，其特征在于：通过增大三相每个功率单元输出电压给定的方法来提高系统输出电压，使故障后的电压输出能力不降低或少降低，具体方法是，当变频器有效旁通级数为n时，正常工作功率单元输出电压指令调整为：(V′≤V_max)，其中V为正常运行时功率单元输出电压指令，V′为旁通故障后主控系统提高功率单元输出电压指令，V_max为功率单元最大输出电压指令，当V′大于V_max时，功率单元输出电压指令取V_max。

本发明通过查询表的方法，选择性的控制“健康”功率单元的旁通状态，来保证提供功率输出的三相功率单元数量相等，从而达到三相电压输出平衡的目的。同时，采用查询表的方法后，尽量降低了功率单元故障对整个变频器系统电压输出能力的影响，尤其当有多个功率单元故障时，此方法的优势更加明显。

附图说明

图1级联高压变频器功率单元电路结构图；

图2级联高压变频器构成示意图；

图3普通旁通处理方法原理图；

图4查询表旁通处理方法原理图；

图5功率单元被旁通后，通过增大每个功率单元电压给定的方法来提高系统输出电压的原理图；

图6本发明的一个实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述：