[发明专利]一种带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构

说明书

本发明的带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构，包括输入投切、交流逆变、输出投切和故障投切电路，交流逆变电路由m个常用和n个备用交流逆变单元组成，输入投切电路控制交流逆变单元的投入和旁路，输出投切电路控制交流逆变单元输出端的断开和闭合；故障投切电路用于控制备用交流逆单元的输出代替发生故障的常用交流逆变单元的输出。本发明的变频一体机主回路拓扑结构，创新性的提出通过配置备用单元及对应的投切控制装置，在系统内部某一逆变单元出现故障后，自动旁路，同时投入备用单元，保证整个系统仍可以按照额定功率正常工作，提高了整机的工作可靠性和冗余特性，避免了因单一单元故障引起的整机停机问题。

技术领域

本发明涉及一种变频一体机主回路拓扑结构，更具体的说，尤其涉及一种带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，变频器与负载电机一体式设计方案因设备体积小，占用空间小，安装便利等优势在电机驱动方面得到了大量的应用。尤其是多绕组变频一体式电机因其输入侧可直接使用高电压输入、输出侧可采用低压多绕组电机驱动的方式受到越来越多的关注。但现有的多绕组的变频一体式电机主回路拓扑存在一个问题，如果多绕组的驱动单元中有一个出现故障，整个驱动系统就会因此停止输出，对于实际应用过程中的生产效率、整机可靠性应用造成较大的影响。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构。

本发明的带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构，其特征在于：包括输入投切电路、交流逆变电路、输出投切电路和故障投切电路，交流逆变电路由m个常用的交流逆变单元和n个备用的交流逆变单元组成，m个常用交流逆变单元和n个备用交流逆变单元输入端串联后的两端接于母线的正极和负极上；输入投切电路设置于所有交流逆变单元输入端的正负极上，输入投切电路控制每个交流逆变单元的投入和旁路；输出投切电路设置于所有交流逆变单元的交流输出端，输出投切电路控制每个交流逆变单元输出端的断开和闭合；故障投切电路的数量与备用交流逆变单元的数量相等，每个备用交流逆单元的输出经单独的故障投切电路与所有常用交流逆变单元的输出相连接，故障投切电路用于控制备用交流逆单元的输出代替发生故障的常用交流逆变单元的输出。

本发明的带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构，所述输入投切电路由n+m个单相开关组成，分别记为K11、K21、…、K(n+m)1，n+m个单相开关K11、K21、…、K(n+m)1的两端分别接于n+m个交流逆变单元输入端的正负极上。

本发明的带冗余设计的变频一体机主回路拓扑结构，所述交流逆变单元为三相交流逆变单元，所述输出投切电路由n+m个三相开关组成，n+m个三相开关分别记为K12、K22、…、K(n+m)2，三相开关K12、K22、…、K(n+m)2分别接于n+m个交流逆变单元的交流输出端；

所述故障投切电路的数量为n个，每个故障投切电路由m个三相开关组成，n个故障投切电路上的三相开关分别记为K13、K23、…、Km3，K14、K24、…、Km4，…，K1(n+2)、K2(n+2)、…、Km (n+2)，第i个备用交流逆变单元的三相输出端经开关Km (i+2)与第m个常用交流逆变单元的输出端相连接，i=1,2，…，n；三相开关Kjq的两端接于第j个常用交流逆变单元的输出端与第j+1个常用交流逆变单元的输出端之间，j=1,2，…，m-1；q=3,4，…，n+2。

本发明的有益效果是：本发明的变频一体机主回路拓扑结构，通过设置有m个常用交流逆变单元和n个备用交流逆变单元组成的交流逆变电路，并在交流逆变电路的输入端设置输入投切电路，输出端设置输出投切电路和故障投切电路，当所有的常用交流逆变单元均无故障时，则通过m个常用交流逆变单元的输出控制电机工作；当有1个或1个以上的常用交流逆变单元出现故障时，则利用输入投切电路将出现故障的交流逆变单元旁路，利用输出投切电路将出现故常的交流逆变单元的输出断开，利用故障投切电路将备用交流逆变单元的输出代替故障交流逆变单元的输出，保证整个变频一体机仍可以按照额定功率正常工作。