[实用新型]高压变频器功率单元的旁路装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子与控制技术，尤其涉及一种高压变频器功率单元的旁路装置，能够提高高压变频器在功率单元故障时的持续运行能力。

背景技术

在高压变频器领域，自Peter W. Hammond在1995年提出单元串联高压变频器以来，这种通过低压电力变换技术实现高压电力变换的方法由于其输出电压波型好、输入谐波电流低、成本低、维护方便，已经成为高压变频器的主流技术，国内外许多厂家都已经推出了基于这项技术的产品。由于在节能降耗、改善生产工艺性以及提高设备工作寿命等方面效果显著，应用日益普遍。

图1A所描述的就是这类高压变频器的典型方案，其每相由3个功率单元串联而成。图1A所示的高压变频器包括变压器1、九个相同的功率单元（如2AU）和主控制器4。变压器1包括1个原边绕组11和9个相位不同的三相副边绕组（如12AU），原边绕组11与高压三相电网6连接；9个功率单元（如2AU）按照输出分成U、V、W三相，每相的三个功率单元（如2AU、2BU、2CU）的输出依次串联分别作为三相（如U相），三相的一端au+、av+、aw+连接在一起作为三相输出的中性点O，另外一端cu-、cv-、cw-分别作为高压变频器的U、V、W输出，用于驱动高压电机5。主控制器4通过光纤分别与各功率单元（如2AU）连接，向各功率单元（如2AU）提供驱动信号，并接收各功率单元（如2AU）的运行信息。

高压变频器多用于工业大型电机调速，对运行稳定性要求很高。在上述功率单元串联的架构下，每台高压变频器中都包括很多的功率单元，功率单元发生故障在所难免，如何在功率单元出现故障的情况下保证高压变频器继续运行就成为保证高压变频器运行稳定性的技术关键。

为保证功率单元发生故障时高压变频器继续运行，通行的做法是对功率单元进行旁路控制。如果某一功率单元（如2AU）出现故障，则由主控制器4向功率单元（如2AU）发出旁路命令，使该功率单元（如2AU）进入旁路工作模式，保证高压变频器继续运行。为了维持三相输出电压的平衡，可以利用中性点偏移技术同时调整三相输出电压，也可以同时将另外两相中的对应功率单元（如2AV和2AW）旁路，但无论哪种方式，都离不开功率单元的可靠旁路。

目前实现功率单元旁路的普遍做法是在功率单元中内置单元旁路电路，其功率单元的原理示意图如图1B所示。功率单元除包括熔断器21、整流电路22、直流滤波电路23、逆变电路24和功率单元控制电路26以外，还包括单元旁路电路25；在功率单元控制电路26控制下，使单元旁路电路25中的可控硅255触发导通，即可将功率单元2的输出短路，从而实现功率单元2的旁路控制。

采用上述功率单元旁路方式，结构比较紧凑，因而获得了广泛应用，但是其缺点也很突出。首先，可控硅的触发电流来自功率单元内部，当功率单元故障时，功率单元往往随之失电，可控硅无法触发导通，导致功率单元旁路失败；即使旁路成功，旁路整流电路和可控硅会持续通过负载电流，损耗功率很大，很容易过温损坏，难以保证高压变频器的长时间运行；第三，具有旁路功能的功率单元与普通功率单元的设计难以保持一致，不利于高压变频器生产。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高压变频器功率单元的旁路装置，可以提高功率单元的旁路可靠性，能够保证高压变频器在功率单元旁路状态下长时间运行；功率单元的旁路装置与功率单元本身相对独立，可以避免功率单元的结构不同给生产带来的不便。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高压变频器功率单元的旁路装置，主要包括接触器和控制变压器，其中：

所述接触器包括一个常开主触点和一个常闭主触点；所述两个主触点的一端直接连接，另一端分别连接所述功率单元的两个输出端；所述两个主触点的直接连接端和功率单元连接所述接触器常闭主触点的输出端，分别作为旁路装置的输出端；通过变压器的副边绕组为接触器控制线圈供电。

其中：所述接触器的控制线圈连接功率单元控制电路。

所述接触器还具有辅助触点，所述接触器的辅助触点连接功率单元控制电路。

较佳地，还包括继电器，所述继电器具有常开触点，该常开触点与所述接触器的控制线圈、控制变压器的副边绕组构成串联回路；继电器的控制线圈连接功率单元控制电路。

较佳地，还包括电阻器，所述继电器具有常闭触点，该常闭触点与电阻器并联后，再串联入接触器的控制线圈、控制变压器的副边绕组、继电器的常开触点构成的串联回路中。