[发明专利]高压变频器装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压变频器装置及其控制方法，尤其涉及具有迂回（by-pass）功能的高压变频器装置及其控制方法。

背景技术

高压变频器装置主要作为风扇（Fan）或者泵（Pump）等的高电压电机的变速装置而广泛使用。

图1是现有的高压变频器装置的电路图。

如图1所示，现有的高压变频器装置为多级串联变频器装置，该高压变频器装置包括：变压器1，向原边输入高压三相交流电压，而且副边具有多个采用扩展三角形接线方式的分接头（tap）；多个单元组件2，分别接收变压器1的多个分接头所输出的电压，来独立地执行一般的单相变频器的功能；主控制器4，用于控制多个单元组件2的动作。在此，变压器1是用于改善输入电流的THD（Total Harmonic Distortion：总谐波失真）的相位变压器。

高压变频器装置的三相输入电压为1kV~10kV。这样的三相输入电压输入至变压器1，而且变压器1的输出电压输入至多个单元组件2。多个单元组件2分别在高压变频器装置的输出电压的各相上串联设置且每一相上所串联的单元组件2的数目彼此相通，而且根据高压变频器装置的输入电压和输出电压，在每一个相上所串联的单元组件2的数量可以是3个至9个，甚至可以增加至12个。图1示出了每一相上串联有3个单元组件2的状态。就高压变频器装置的每一相而言，通过将单元组件2的输出电压相串联，得到电机3（例如为三相感应电机）或其他负载装置所需要的高压输出。

各单元组件2包括：功率单元21；单元控制器22，将功率单元21的信息发送到主控制器4，并根据来自主控制器4的指令来控制功率单元21的动作。

图2是现有的高压变频器装置的功率单元21的结构图。

如图2所示，功率单元21由独立的单相变频器电路构成，该功率单元21包括：电压输入部210，用于输入从变压器1的多个分接头中的某一个分接头输出的电压；整流部211，用于对来自电压输入部210的电压进行整流来输出直流电压；变频部212，通过脉冲宽度调制（PWM）来将从上述整流部211输出的直流电压转换成具有所期望的频率的脉冲形态的单相交流电压，并输出到输出部213。

并且，整流部211可以包括：二极管列2111，对从变压器1输出的三相交流电压（R、S、T）进行整流；平滑电容器2112，对从二极管列2111输出的电压进行平滑处理来转换成直流电压。

这样，在各功率单元21的输出部213产生输出电压，而且在高压变频器装置的每一相上，从设在该相上的多个功率单元21的输出部213输出的输出电压相重叠，从而产生高压的正弦波电压。

如上所述，高压变频器装置由多个将功率单元21和用于控制功率单元21的相同的单元控制器22组合成的单元组件2构成，而且各单元组件2的功率单元21分别相同且各单元组件2的单元控制器22也分别相同，所以在因故障而误动作时，只更换故障的功率单元21或者单元控制器22就可以解决问题，因此只要常备备用的功率单元21以及单元控制器22即可，这能够使准备备用部件的负担变小。

高压变频器装置使用于设备的主要部分，因此要求MTBF（平均故障间隔时间）长（一般要求10年），而且要求在特定情况下也正常运行，该特定情况是指，因负载等的原因或因使用环境的噪声（使用环境所引发的噪声）引起的故障等的原因而变频器保护动作启动，使得输出停止的情况。

但是，功率单元21作为单相变频器，与一般的低压变频器一样，也包括输出过电流、桥臂（arm）短路、过热、过电压等的保护电路，在某一个功率单元21发生故障的情况下，该功率单元21所属的单元组件2中的单元控制器22停止向该功率单元21输出PWM信号，并将该信息发送给主控制器4。

主控制器4掌握该功率单元21的故障内容，并使系统停止。

这样即使一个功率单元21发生了故障，也会使整个系统停止。在系统停止的情况下，用户确认故障内容后排除该故障原因，并重新启动高压变频器装置。在这样的一系列的过程中高压变频器装置停止运行，因此使用该高压变频器装置的重要设备也会停止。

例如，在一个功率单元21发生故障而需要更换该功率单元21的情况下，为了更换该功率单元21而需要使系统停止，所以无法实现连续运行，因此即使在进行重要的作业的情况下，也可能会不得已而停止高压变频器装置的运行。

发明内容

本发明是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于，提供一种即使一部分功率单元发生了故障，也能够通过从电路上移除这些故障的功率单元来实现系统的连续运行的高压变频器装置及其控制方法。