[发明专利]具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器及控制方法

权利要求书

1.具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器，其特征在于：由多副边绕组变压器和3m+2个功率单元构成，m为正整数；所述3m+2个功率单元中包括有两个备用功率单元；剩下3m个功率单元均分为三组，每组分别由m个功率单元串联构成变频器的一个相线，分别为第一、第二、第三相线；所述两个备用功率单元的一端相互连接在一起，并与所述第一相线的一端相连；该两个备用功率单元的另一端分别于所述第二、第三相线的一端相连；所述第一、第二、第三相线未与备用功率单元相连的一端构成变频器的三相输出端；

所述功率单元为一个三相输入、单相输出的变频器；各个功率单元的输入端分别与所述多副边绕组变压器中的一个副边绕组相连；所述功率单元的输出端分为正极和负极。

2.如权利要求1所述的具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器，其特征在于：在该高压变频器处于正常运行状态时，所述两个备用功率单元处于旁路状态或输出零矢量。

3.如权利要求1所述的具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器，其特征在于：所述多副边绕组变压器为单个多副边绕组变压器或是由多个变压器在原边侧相互串联或并联构成的等效多副边绕组变压器。

4.一种具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器的控制方法，基于权利要求1所述高压变频器实现，其特征在于：

(1)在该高压变频器处于正常运行状态时，两个备用功率单元处于旁路状态或输出零矢量；

(2)当有一个在运行功率单元因故障而旁路退出运行时，高压变频器检查该故障功率单元所处位置；如果该故障功率单元处于第一相线，则执行步骤(3)；如果该故障功率单元处于第二相线或第三相线，则执行步骤(4)；

(3)高压变频器控制所述两个备用功率单元均投入运行；每个备用功率单元的输出电压与原应由所述故障功率单元输出的电压基波幅值、频率相同，相位相同或相差180度；

(4)高压变频器控制与该故障功率单元所在相线相连的备用功率单元投入运行；该备用功率单元的输出电压与原应由所述故障功率单元输出的电压基波幅值、频率相同，相位相同或相差180度。

5.如权利要求4所述的具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器的控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中备用功率单元输出电压的相位与原应由所述故障功率单元输出电压的相位是相同或相差180度，依据下述方法控制：

(3a)如果所述第一相线与该备用功率单元的连接端为同极连接，则相位相差180度；

(3b)如果所述第一相线与该备用功率单元的连接端为异极连接，则相位相同。

6.如权利要求4所述的具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器的控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中备用功率单元输出电压的相位与原应由所述故障功率单元输出电压的相位是相同或相差180度，依据下述方法控制：

(4a)如果所述故障功率单元所在相线与与该相线相连的备用功率单元的连接端为同极连接，则相位相差180度；

(4b)如果所述故障功率单元所在相线与与该相线相连的备用功率单元的连接端为异极连接，则相位相同。

7.一种具有双备用功率单元的N+1冗余高压变频器的控制方法，基于权利要求1所述高压变频器实现，其特征在于：

(21)在该高压变频器处于正常运行状态时，两个备用功率单元处于旁路状态或输出零矢量；

(22)当有一个在运行功率单元因故障而旁路退出运行时，高压变频器检查该故障功率单元所处位置；如果该故障功率单元处于第一相线，则执行步骤(23)；如果该故障功率单元处于第二相线或第三相线，则执行步骤(24)；

(23)高压变频器控制所述两个备用功率单元投入运行；每个备用功率单元的输出电压与原应由所述故障功率单元输出的电压值相同或相反；

(24)高压变频器控制与该故障功率单元所在相线相连的备用功率单元投入运行；该备用功率单元的输出电压与原应由所述故障功率单元输出的电压值相同或相反。