[实用新型]高压变频调速装置的功率单元旁路机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压变频调速装置的功率单元旁路机构，尤其涉及一种采用单元串联多重化技术后的高压变频调速装置的功率单元旁路机构，属于高压变频调速装置技术领域。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，促使了电力电子器件的发展，绝缘栅双极晶体管IGBT是在90年代得到迅速发展，其绝缘性能好、模块化程度高，工作频率可达20kHz，因此在低压变频调速装置上得到了广泛的应用。在高压变频调速中，由于IGBT的工作电压低，虽然目前已能作到3.3～4.5Kv，但还不能满足直接使用的电压等级。所以人们设计研究出在高压变频调速装置中采用单元串联多重化技术，使符合使用的、工作电压较低的IGBT模块得到应用。申请人自主独立的研制出6KV高压变频调速装置，经过多绕组移相整流变压器降压后给智能功率单元供电，智能功率单元为三相输入单相输出的交-直-交PWM电压源型逆变器结构，相邻的智能功率单元的输出端串联起来，形成Y形结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。

这种高压变频调速装置在使用过程中，偶尔会出现某个或几个IGBT模块发生故障时，引起智能功率单元的故障，为了使高压变频调速装置还能继续正常工作，不影响整个系统的运行，应尽快的将故障的智能功率单元退出并能在不停机的情况下进行在线更换，这就需要一种保护电路及机构来满足以上的要求，

目前国内高压变频调速装置中使用的电子旁路电路，无物理旁路机构且不能在线更换，只能停机以后才能更换故障单元，主要有几种：

1由继电器或接触器构成旁路电路，其缺点是：由于继电器或接触器的机械触点有时接触不良或动作不准确，动作有时限，影响系统运行的可靠性；

2现在普遍采用的另一种形式的旁路电路如图1所示，它由设置在逆变桥1旁边的单相二极管整流桥2和晶闸管3构成。当某个功率模块出现故障时，系统关断逆变桥1，触发晶闸管3，使电流通过二极管整流桥2和晶闸管3形成的通路流过。但是，这种旁路电路在实际应用中存在着一定的问题，这是因为整个线路对旁路电路中的二极管和晶闸管提出了较高的要求。众所周知，IGBT的开关时间很短，一般在300nS左右，现在使用1700V的IGBT，直流母线电压可达到1000V左右，于是IGBT开关时将产生的dv/dt可达3000V/μS的量级，而晶闸管能承受的dv/dt一般在1000V/μS以下。所以图1所示的电路，在刚上电时，晶闸管两端的电压为零，当功率模块IGBT开始正常导通的瞬间，晶闸管就会耐受超过其耐受能力的dv/dt。这样就容易引起晶闸管的误导通，造成逆变桥输出短路，从而使功率模块发生故障；

3还有一种是在上述第2种的旁路电路基础上增加了一个预充电电路4，如图2所示，虽然解决了上述第2种旁路电路的一些缺陷，但不能解决这个故障功率模块单元的在线更换，而且这种旁路电路的方式使用的元器件多、线路相对比较复杂。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种使故障的智能功率单元能在电路中在线更换，成本低、功耗低、工作可靠的高压变频调速装置的功率单元旁路机构。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种高压变频调速装置的功率单元旁路机构，包括并联在高压变频调速装置的每一个智能功率单元逆变器、交流母线输出两端旁的一个晶闸管模块和一个机械操作的闸刀机构，其特征在于，在每一智能功率单元逆变器和交流母线输出两端旁的一个晶闸管模块之间设有吸收dv/dt的吸收回路。

所述的晶闸管模块为正反向并联的晶闸管模块。

所述的dv/dt的吸收回路由高频电抗器、吸收电容和吸收电阻组成，高频电抗器L串接在变频调速装置每一智能功率单元输出的逆变器交流端与一个输出交流母线端之间，在输出交流母线两端之间并联一串接的吸收电容和吸收电阻，在输出交流母线两端之间与一个正反向并联的晶闸管模块并联。