CN102684468A - 一种高压变频装置的旁路交叉控制电路及控制方法 - Google Patents

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一种高压变频装置的旁路交叉控制电路及控制方法，涉及一种高压变频装置的控制电路。目前功率单元旁路不能兼顾工作可靠、稳定和耐压。本发明特征在于：旁路交叉控制电路至少包括一用于控制功率单元旁路的控制组，一控制组包括由第一功率单元供电的第一旁路控制板、由第二功率单元电供电的第二旁路控制板、第一旁路接触器及第二旁路接触器，所述的第一旁路接触器、第二旁路接触器的主触头分别与第二功率单元、第一功率单元连接，所述的第一旁路接触器、第二旁路接触器的线圈分别与第一旁路控制板、第二旁路控制板连接。本技术方案工作可靠，容易实现耐压要求。

Description

一种高压变频装置的旁路交叉控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及一种高压变频装置的控制电路。
背景技术
目前，随着电力电子技术、控制技术、信息技术等发展，高压变频器得到了快速发展与广泛应用。电力、冶金、化工、市政、煤炭等行业对高压变频器的可靠性要求都非常高，不允许高压变频器故障停机。而现在主流高压变频器的拓扑结构为功率单元串联式，即由多个低压功率单元输出叠加形成高压，功率单元数量多，器件更好，变频器的故障多发生在功率单元上，为了减少不正常停机，大多厂家已经开发了功率单元旁路功能。
功率单元旁路方案由多种，其中一种旁路电路由并联在功率单元输出的二极管整流桥和晶闸管或其它类似的电子开关器件构成，整流桥的交流输入与功率单元输出相连，整流桥输出与晶闸管相连，当功率单元故障时，封锁逆变桥的驱动脉冲，同时触发晶闸管，使得功率单元所在相的相电流流经二极管整流桥和晶闸管组成的旁路电路，此时故障功率单元被旁路切除，该旁路装置结构简单，体积小，然而存在以下问题：一，当功率单元功率开关器件如IGBT控制脉冲被封锁或功率单元输出电压为零电压时，旁路装置中的晶闸管两端电压为零，此时若控制IGBT使得功率单元输出电平，功率单元的直流电压会直接加在晶闸管两端，使得晶闸管两端的dv/dt超过其承受能力，易导致误导通，引发功率单元故障；二，由于旁路装置和功率单元装置均由电子开关器件组成，具有同类型产品共同的缺陷，如当过电压时某一器件烧损同时引起另一器件损坏，使整个系统可靠性降低；三，当前旁路控制大多由功率单元控制板控制，当功率单元控制板发生故障时，该功率单元不能正常工作，也无法被功率单元控制板控制旁路。
另一种旁路方式由并联在功率单元输出的接触器和控制接触器的旁路控制板组成，旁路控制板往往与功率单元本身相连，每个功率单元的接触器独立控制。此种方案解决了开关器件易损坏的问题，但是由于旁路控制板与功率单元本身相连，同样存在当功率单元故障时，独立控制的旁路控制板往往也无法正常工作而无法旁路的问题。
　　还有一种旁路方式也是由并联在功率单元输出的接触器完成，但功率单元功率单元的接触器由一块旁路控制板集中控制，此方案解决了独立控制中存在的当功率单元故障时经常无法旁路的问题，但是由于功率单元对地电压是系统电压，所以对接触器和从各功率单元连接到集中旁路控制板的控制线提出了耐压和走线要求。 
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种高压变频装置的旁路交叉控制电路及控制方法，以达到工作可靠、稳定，且耐压要求低的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，高压变频装置设偶数个功率单元及与功率单元相连的旁路控制电路，每一功率单元包括整流电路、滤波电路、H桥逆变电路，其特征在于：旁路交叉控制电路至少包括一用于控制功率单元旁路的控制组，一控制组包括由第一功率单元供电的第一旁路控制板、由第二功率单元电供电的第二旁路控制板、第一旁路接触器及第二旁路接触器，所述的第一旁路接触器、第二旁路接触器的主触头分别与第二功率单元、第一功率单元连接，所述的第一旁路接触器、第二旁路接触器的线圈分别与第一旁路控制板、第二旁路控制板连接。两个相连功率单元互相控制旁路接触器，当一个功率单元故障时，相邻功率单元控制故障功率单元的旁路接触器动作，保证故障功率单元能被有效旁路。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
连接同一控制组的第一功率单元、第二功率单元为相邻功率单元。由于是相邻功率单元，接触器的控制回路与主触头间的耐压要求为两功率单元间的耐压要求，而不是系统耐压，比较容易实现耐压要求。
第一旁路控制板、第二旁路控制板分别与第一功率单元、第二功率单元的直流母线相连以获取电源。
第一旁路控制板、第二旁路控制板分别与第一功率单元、第二功率单元的三相输入中任意两相连接以获取电源。
第一旁路接触器、第二旁路接触器的两个或三个主触头分别与第二功率单元、第一功率单元输入端的任意两相或三相连接。
第一、第二功率单元分别为对应的第一、第二旁路控制板供电，当第一功率单元故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过同一控制组的第二旁路控制板使第二旁路接触器吸合，发生故障的第一功率单元被旁路，高压变频器再开通所有功率单元输出，变频器恢复运行；当第二功率单元故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过同一控制组的第一旁路控制板使第一旁路接触器吸合，发生故障的第二功率单元被旁路，高压变频器再开通所有功率单元输出，变频器恢复运行。
有益效果：两个相连功率单元互相控制旁路接触器，当一个功率单元故障时，相邻功率单元控制故障功率单元的旁路接触器动作，保证故障功率单元能被有效旁路。且由于同一控制组的两功率单元相邻，接触器的控制回路与主触头间的耐压要求为两功率单元间的耐压要求，而不是系统耐压，容易实现耐压要求。
附图说明
图1为本发明第一实施例的旁路电路原理图。
图2为本发明第二实施例的旁路电路原理图。
图3为本发明第三实施例的旁路电路原理图。
图中：1-第一功率单元；2－第二功率单元；3－第一旁路控制板；4－第二旁路控制板；5－第二旁路接触器；6－第一旁路接触器；７、10－整流电路、8、11－滤波电路；9、12－H桥逆变电路。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一：如图1所示，第一功率单元1的主电路包括整流电路７、滤波电路8、H桥逆变电路9，相邻功率第二功率单元2的主电路也一样，包括整流电路10、滤波电路11、H桥逆变电路12。
旁路交叉控制电路至少包括一控制组，一控制组包括由第一功率单元1供电的第一旁路控制板3、由第二功率单元2电供电的第二旁路控制板4、第一旁路接触器6及第二旁路接触器5，所述的第一旁路接触器6、第二旁路接触器5的主触头分别与第二功率单元2、第一功率单元1连接，所述的第一旁路接触器6、第二旁路接触器5的线圈分别与第一旁路控制板3、第二旁路控制板4连接。
第一旁路控制板3与第一功率单元1的直流母线相连，为第一旁路控制板3提供工作电源；第二旁路控制板4与第二功率单元2的直流母线相连，为第二旁路控制板4提供工作电源。第一功率单元1和第二功率单元2为主电路上串联相邻的两个功率单元。第一旁路控制板3控制第二功率单元2的旁路接触器６的线圈；第二旁路控制板4控制第一功率单元1的旁路接触器５的线圈。
当第一功率单元1故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过正常的第二功率单元2的第二旁路控制板4发出吸合第二旁路接触器5的动作，第一功率单元1被旁路，高压变频器再开通所有功率单元输出，变频　器恢复运行，整个过程约几百ms。
当第二功率单元2故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过正常的第一功率单元1的第一旁路控制板3发出吸合第一旁路接触器6的动作，第二功率单元2被旁路。
一般６kV的高压变频器每相由６个功率单元，那么每相有３组上述控制组，整机三相有９组控制组。
一般10kV的高压变频器每相由８个功率单元，那么每相有４组控制组，整机三相有１２组控制组。
实施例二，如图２所示，与实施例一的区别在于：第一、第二功率单元旁路控制板3、4与第一、第二功率单元1、2主电路的连接端由整流桥后的直流母排替换为功率单元三相输入整流桥前的任意两相，其旁路工作原理与第一实施例相同。
实施例三，如图3所示，与实施例一的区别在于：第一、第二旁路接触器6、5增加了与第二、第一功率单元2、1连接的主触头，增加的主触头连接到功率单元输入的三相中的任意两相，使功率单元旁路地更加彻底。
以上所述，仅为本发明的具体实例，并不以此限定本发明的保护范围。本领域技术人员基于本发明技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，高压变频装置设偶数个功率单元及与功率单元相连的旁路控制电路，每一功率单元包括整流电路（7、10）、滤波电路（8、11）、H桥逆变电路（9、12），其特征在于：旁路交叉控制电路至少包括一用于控制功率单元旁路的控制组，一控制组包括由第一功率单元（1）供电的第一旁路控制板（3）、由第二功率单元（2）供电的第二旁路控制板（4）、第一旁路接触器（6）及第二旁路接触器（5），所述的第一旁路接触器（6）、第二旁路接触器（5）的主触头分别与第二功率单元（2）、第一功率单元（1）连接，所述的第一旁路接触器（6）、第二旁路接触器（5）的线圈分别与第一旁路控制板（3）、第二旁路控制板（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，其特征在于：连接同一控制组的第一功率单元（1）、第二功率单元（2）为相邻功率单元。
3.根据权利要求2所述的一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，其特征在于：第一旁路控制板（3）、第二旁路控制板（4）分别与第一功率单元（1）、第二功率单元（2）的直流母线相连以获取电源。
4.根据权利要求2所述的一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，其特征在于：第一旁路控制板（3）、第二旁路控制板（4）分别与第一功率单元（1）、第二功率单元（2）的三相输入中任意两相连接以获取电源。
5.根据权利要求1-4任一权利所述的一种高压变频装置的旁路交叉控制电路，其特征在于： 第一旁路接触器（6）、第二旁路接触器（5）的两个或三个主触头分别与第二功率单元（2）、第一功率单元（1）输入端的任意两相或三相连接。
6.采用权利要求1所述的一种高压变频装置的旁路交叉控制电路的控制方法，其特征在于：第一、第二功率单元（1、2）分别为对应的第一、第二旁路控制板（3、4）供电，当第一功率单元（1）故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过同一控制组的第二旁路控制板（4）使第二旁路接触器（5）吸合，发生故障的第一功率单元（1）被旁路，高压变频器再开通所有功率单元输出，变频器恢复运行；当第二功率单元（2）故障时，高压变频器主控接收到故障信号，封锁所有功率单元的输出，通过同一控制组的第一旁路控制板（3）使第一旁路接触器（6）吸合，发生故障的第二功率单元（2）被旁路，高压变频器再开通所有功率单元输出，变频器恢复运行。
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