[实用新型]防止高压电网骤停导致斩波器损坏的转子变频装置主回路

说明书

技术领域

本实用新型属于电机调速技术领域，涉及电机调速装置，尤其是一种高压交流绕线式异步电动机转子变频调速装置。

背景技术

转子变频调速装置早期属于串级调速技术领域，随着电力电子器件的发展升压斩波模型的提出使得转子变频得到了快速的发展。

目前高压绕线式电动机使用的转子变频装置都是采用升压斩波电路为基础，通过控制IGBT占空比实现无级调速。转子变频主回路升压斩波器主要采用英飞凌科技公司生产的FD800R**KE3-B2或ABB公司生产的5SNE0800M**0100耐压等级为1700V（3300V）的IGBT模块（断路器结构）。在转子变频装置调速过程中，由于高压电网骤停引起的电动机瞬态高能量释放产生高电压时有发生，这种超过IGBT模块耐压等级的瞬态高压很容易使IGBT模块击穿而损坏。在现有的转子变频保护回路中大多采用直流分压检测电路来判断过电压，当检测电压超过设定值后输出一个高电平信号到控制器PLC输入口，PLC迅速输出转全速或者停机命令控制接触器分合，切除斩波器。但由于转子侧瞬态高压尖峰的上升率很大、电压上升很快以及PLC的响应速度以及接触器的动作速度受到限制，在还未来得及切除主回路时IGBT模块已受到高压冲击而损坏，这类瞬态高压常常先将升压二极管反向击穿，使升压电容存储的巨大能量通过IGBT模块卸放，从而引起IGBT模块烧坏。这种采用分压检测电路判断过电压方法显然难起到保护斩波器作用。

发明内容

本实用新型的目的主要是克服现有技术的不足，解决现有的交流绕线式异步电动机转子变频调速控制装置在电网骤停时电机转子侧瞬态高压尖峰的上升率大、保护不及时、IGBT模块受到高压冲击易损坏的问题。本实用新型涉及到的主回路具有改造方便、成本低、延长IGBT模块使用寿命、并不影响设备正常运行等特点。

本实用新型的技术解决方案是：一种防止高压电网骤停导致斩波器损坏的转子变频装置主回路，它包含电机转子绕组、逻辑切换接触器、水阻起动单元、三相桥式不可控整流单元、续流电抗器、由绝缘栅双极型晶体管构成的斩波器、储能电容、平波电抗器、三相有源逆变器、熔断器、传感器等，其特征在于：还包括在斩波器二端并联的大功率保护可控硅和BOD保护模块；所述可控硅的阴极连接绝缘栅双极型晶体管的E极，可控硅的阳极连接绝缘栅双极型晶体管的C极，可控硅的触发极连接BOD保护模块的门极触发端；所述BOD保护模块负端连接绝缘栅双极型晶体管的C极，BOD保护模块正端连接绝缘栅双极型晶体管的E极。

本实用新型的技术解决方案中所述的绝缘栅双极型晶体管的型号为KP800A/1500V，保护电压等级为1700V；或型号为KP800A/3000V，保护电压等级为3300V。

本实用新型的技术解决方案中所述的BOD保护模块中IGBT模块由5只P3100E瞬变电压抑制二极管、分压电阻串联组成，其中，每只P3100E瞬变电压抑制二极管均并联有均压电阻，分压电阻上连接有触发电路，保护耐压等级为1700V，实现过电压保护功能；或由10只P3100E瞬变电压抑制二极管、分压电阻串联组成，其中，每只P3100E瞬变电压抑制二极管均并联有均压电阻，分压电阻上连接有触发电路，保护耐压等级为3300V。

本实用新型在实施过程中不需对现有转子变频主回路器件进行调整，只用在斩波器或绝缘栅双极型晶体管二端并联一只可控硅VT和BOD保护模块即可。

本实用新型的保护原理是当转子变频在运行过程中高压电网骤停时主回路电压瞬间超过瞬变电压抑制二极管反向击穿电压使BOD保护模块动作，从而快速触发可控硅导通，将瞬态过电压施加在其他电气元件上，进而保护斩波器或绝缘栅双极型晶体管。

由于本实用新型设计采用了上述技术方案，有效解决了现有高压绕线式交流异步电动机转子变频调速装置在高压电网骤停时瞬态高压尖峰上升率大，PLC还未来得及动作时斩波器或绝缘栅双极型晶体管受到高压冲击易损坏的问题。该实用新型涉及的技术已经过多次现场试用验证，其结果表明它与现有技术比较具有结构简单实用、有效保护斩波器或绝缘栅双极型晶体管延长其寿命等优点，适用于各种绕线式交流电动机。

附图说明

图1为本实用新型的主回路图。

图2为BOD保护模块原理图。

图3为绝缘栅双极型晶体管端子图。