[实用新型]具有N+1单元冗余结构的高压变频器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压变频器，特别是一种能够确保在任意一个功率单元因故障而旁路退出运行的情况下，仍具有额定电压输出能力，即具有“N+1单元冗余”功能的高压变频器。属于电力电子技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展，变频器作为电力电子技术发展的产物，在国民经济的各个领域如冶金、石化、自来水、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用，特别是，高压大功率变频器的应用日渐广泛。而由功率单元(又称功率模块，如图2所示)串联构成的高压大功率变频器(如图1所示)作为适合中国国情、性能优异的变频器，受到众多变频器生产厂商、科研院所、工程技术人员、用户的青睐。

这种高压变频器结构已经在中国发明专利ZL97100477.3中公开。该高压变频器在电网侧有一个整流变压器，此整流变压器有多个副边绕组，为了抑制对电网的谐波，这些副边绕组常常采用曲折绕法，达到移相的效果，分别给各个串联的功率单元供电。每个功率单元为3相输入、单相输出的电压源型变频器。

在电路原理上，此整流变压器起到了隔离的作用，使各功率单元相互之间在输入侧隔离，这样，由于功率单元的逆变桥在输出侧相互串联，功率单元的整体电位(电势)就会逐级提高。

在每个功率单元中，设有旁路电路，能够在功率单元需要退出运行时在其输出侧的2个接点间建立低阻电流通路，使得该功率单元退出运行后，整机仍能工作。

当有功率单元因故障而旁路退出运行时，变频器的电压输出能力必然有所降低，无法输出其额定输出电压，必然会影响负载的正常运行。因此，为了避免这种因个别功率单元故障影响负载的正常运行的情况发生，有必要对高压变频器进行故障冗余设计。这种为了确保高压变频器在任意一个功率单元因故障而旁路退出运行的情况下，仍具有额定电压输出能力的冗余结构称为N+1单元冗余结构。

目前，为实现上述N+1单元冗余功能通常的做法是在已有变频器的基础上增加一级共三个功率单元。即由原先的m级共3m个功率单元增加到m+1级共3m+3个功率单元，整流变压器相应增加三组副边绕组。这种做法虽然能够实现N+1单元冗余功能，但需要增加三个功率单元及三组副边绕组，可见其所需增加的成本也较高。

本实用新型即是针对现有技术中为实现N+1单元冗余功能所需成本过高的问题，对高压变频器中的N+1单元冗余结构进行了结构设计，使其实现成本降低。

实用新型内容

本实用新型的实用新型目的在于解决现有技术中为实现N+1单元冗余功能所需成本过高的问题，提供一种实现成本更为低廉的具有N+1单元冗余结构的高压变频器。

本实用新型的实用新型目的是通过下述技术方案予以实现的：

具有N+1单元冗余结构的高压变频器，其特征在于：由多副边绕组变压器和3m+2个功率单元构成；所述3m+2个功率单元分为三个相线；第一相线、第二相线分别由m+1个功率单元串联构成；第三相线由m个功率单元串联构成；所述第一、第二、第三相线的尾部相互连接在一起，构成中性点；所述第一、第二、第三相线的首部作为变频器的输出端；

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；在功率单元的输出端设有旁路机构，在其输出端的两个接点U和V之间建立低阻电流通路，使该功率单元被旁路掉退出运行。功率单元的输出侧没有旁路机构的，通过控制该功率单元输出零矢量实现单元旁路。因此，本实用新型所述“处于旁路状态”可以是旁路电路导通，也可以是功率单元输出零矢量。

在高压变频器处于正常运行状态下，所述3m+2个功率单元全部处于运行状态。

在高压变频器处于正常运行状态下，所述第一相线和第二相线分别有一个功率单元处于旁路状态。

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。

本实用新型的有益效果是：该高压变频器仅需要3m+2个功率单元来实现N+1单元冗余功能，相比现有技术需要3m+3个功率单元节省了一个功率单元，降低了实现成本。

附图说明

图1为现有高压变频器的结构示意图；

图2为典型功率单元结构示意图；

图3为具有N+1单元冗余结构的高压变频器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。