[实用新型]一种具有冗余功能的变频器拓扑结构

说明书

本实用新型为一种具有冗余功能的变频器拓扑结构，所述的具有冗余功能的变频器拓扑结构包括两套结构相同的变频器及相应分设于两变频器两端的两个输入开关和两个输出开关，所述变频器包含有控制单元和主电路单元，所述两套变频器的控制单元之间通过光纤或电缆进行连接，每个控制单元除了与本身的主电路单元通过光纤或电缆连接外，还与另外一套变频器的主电路单元通过光纤或电缆连接，正常工作时，两套变频器的主电路单元同时输出，其中一套变频器的控制单元作为主控制单元，另外一套变频器的控制单元作为备控制单元，其中一套变频器的主电路或控制单元发生故障时，电机可不停机继续运行，可靠性高。

技术领域

本实用新型涉及一种变频器拓扑结构，特别是涉及一种具有冗余功能的变频器拓扑结构，应用于电机变频调速驱动领域。

背景技术

在机械化工业大生产中某些生产工艺必须连续的应用场合，如石化，冶金等行业，一旦工艺流程中的某一台设备发生故障，将导致巨大的经济损失甚至发生安全事故。因此，要求生产设备具有非常高的可靠性，平均无故障时间要求大于数万小时。上述场合若采用变频驱动电机，由于变频器元器件数量多，系统复杂，是系统中可靠性较为薄弱的环节，因此，提高变频驱动系统的可靠性具有重要的意义。通过文献检索，已有采用冗余配置提高系统可靠性的方法，例如采用单元级联式的高压变频器提出了功率单元旁路的功能，但是只能解决个别功率单元故障的问题，整机的其他故障或者电源故障等问题并不能解决；还有采用控制电源或控制系统冗余的方法，只能解决其中一套控制电源故障或其中一套控制系统故障的问题，不能解决主动力电源和主电路故障的问题；还有采用2台及以上的变频器整机实现冗余运行的方法，但是已知的采用该种方法的方案存在以下问题：1）有的方案为冷备用方式，即其中一台变频器驱动电机，其他的变频器作为备机，在驱动电机的变频器故障后，利用备机变频器驱动电机，存在切换时间，电机转速有较大跌落或短时的中断，不满足某些工艺应用的要求；2）也有采用热备用的方式，即2台及以上变频器并联驱动1台电机，由于两台变频器输出脉冲不同步，输出需要加电感实现均流，增加了系统成本；3）还有方案利用3台及以上变频器实现冗余驱动，其中一台变频器作为主机，负责从机的均流控制，成本高，且没有解决主机控制系统故障后的可靠性问题；且系统结构复杂，元部件数量多，反而会降低系统的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，公开一种具有冗余功能的变频器拓扑结构，其中一套变频器的主电路或控制单元发生故障时，电机可不停机继续运行，且变频器不需要额外增加均流电抗器，成本低、可靠性高。

本实用新型是这样实现的：一种具有冗余功能的变频器拓扑结构，其特征在于：所述的具有冗余功能的变频器拓扑结构包括通过光纤或电缆相互连接的两套结构相同的变频器，所述的变频器包括控制单元和主电路单元，且两端分别设有输入开关和输出开关，两套所述的变频器分别为第一变频器和第二变频器，相应的，控制单元分别为第一控制单元和第二控制单元，主电路单元分别为第一主电路单元和第二主电路单元，设置的输入开关分别为第一输入开关和第二输入开关，设置的输出开关则分别为第一输出开关和第二输出开关，所述的第一输入开关作为第一变频器的输入端与第一变频器上的第一主电路单元的输入端连接，第一主电路单元的输出端与第一输出开关连接后再通过电缆连接至电机，所述的第二输入开关作为第二变频器的输入端与第二变频器上的第二主电路单元的输入端连接，第二主电路单元的输出端与第二输出开关连接后再通过电缆连接至电机，同时，所述第一变频器上的第一控制单元与所述第二变频器上的第二控制单元通过光纤或电缆相互连接，所述的第一控制单元还通过光纤或电缆分别与第一主电路单元和第二主电路单元连接，所述第二变频器上的第二控制单元也通过光纤或电缆分别与第一主电路单元和第二主电路单元连接。所述变频器的主电路单元采用三相电路，电压等级为交流220V~35kV。

本实用新型具有冗余功能的变频器拓扑结构的第一变频器输入端与第二变频器输入端并联后连接至同一段电网母线，也可以将第一变频器输入端与第二变频器输入端分别连接至两段不同的电网母线。

本实用新型的有益效果是：