CN104079154A - 均流式高压变频器功率单元的旁路电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种均流式高压变频器功率单元的旁路电路，包括设置于H逆变桥旁的单相全波二极管整流桥、第一晶闸管、第一预充电电阻、第一缓冲电路，以及第二晶闸管、第二预充电电阻、第二缓冲电路，单相全波二极管整流桥内与整流桥直流正输出端相连的两个二极管的阴极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阳极相连；单相全波二极管整流桥内与整流桥直流负输出端相连的两个二极管的阳极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阴极相连。本发明能够有效解决单只晶闸管发热严重的问题。

Description

均流式高压变频器功率单元的旁路电路

技术领域

本发明涉及一种旁路电路，特别是涉及一种均流式高压变频器功率单元的旁路电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，高压变频器的应用越来越广泛，由功率单元串联构成的高压变频装置以其谐波小、维护方便等优良性能受到了广大用户的青睐；功率单元串联而成的高压变频装置在运行过程中，会出现因个别功率单元发生故障而导致整个装置无法正常运行的情况，为提高装置的稳定性和可靠性，需要暂时旁路掉故障的功率单元，确保装置可以继续正常运行。

现在普遍采用的一种旁路电路形式如图1所示(专利名称：高压变频调速器的旁路电路专利号：02100667.9)，它由设置在H逆变桥1旁的单相全波二极管整流桥2和晶闸管3构成；当某个功率单元出现故障时，系统关断H逆变桥1，触发晶闸管3，使电流通过由单相全波二极管整流桥2和晶闸管3形成的通路为防止IGBT高速开关时产生的dv/dt造成晶闸管损坏，利用缓冲电路4中的电阻R2、R3将晶闸管的阳极与阴极分别连接至直流母线的正、负端，从而理论上使晶闸管两端电压值与母线电压值相等，这样H逆变桥开始工作时其输出的PWM电压不会直接到达晶闸管两端；缓冲电路4中串联的电阻R1和电容C1用于直接吸收过高的dv/dt。

在这种电路拓扑结构下，由于只有一只晶闸管参与旁路运行，受限于目前功率半导体器件的制造水平，单只晶闸管的导流能力有限，在旁路功率较大的高压变频器功率单元时，会出现单只晶闸管的导流能力低于实际需求的情况。为满足对功率较大的高压变频器功率单元的旁路需求，一种方法是使用容量更大导流能力更强的晶闸管，其缺点是：成本较高，且需依赖于晶闸管制作技术的不断进步；另一种方法就是对现有电路拓扑结构进行改进以满足上述需求。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种均流式高压变频器功率单元的旁路电路，通过在单相全波二极管整流桥的输出端连接两只晶闸管，并在交流电正、负半周分别导通两只晶闸管，可有效解决单只晶闸管发热严重的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

均流式高压变频器功率单元的旁路电路，它包括设置于H逆变桥旁的单相全波二极管整流桥、第一预充电电阻、第一晶闸管、与第一晶闸管并联的第一缓冲电路，其特征在于：它还包括第二晶闸管，

所述单相全波二极管整流桥内与单相全波二极管整流桥直流正输出端相连的两个二极管(D1、D3)的阴极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阳极相连；

所述单相全波二极管整流桥内与单相全波二极管整流桥直流负输出端相连的两个二极管(D2、D4)的阳极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阴极相连。

进一步的，

均流式高压变频器功率单元的旁路电路，还包括第二预充电电阻及第二缓冲电路，该第二预充电电阻串联在变频器直流母线与所述第二晶闸管之间，该第二缓冲电路与所述第二晶闸管相并联。

所述第二缓冲电路包括电阻R6、电容C3、吸收电容C4，该电阻R6与电容C3串联后与所述第二晶闸管相并联，该吸收电容C4与所述第二晶闸管相并联。

所述第一缓冲电路包括电阻R1、电容C1、吸收电容C2，该电阻R1与电容C1串联后与所述第一晶闸管相并联，该吸收电容C2与所述第一晶闸管相并联。

所述第一预充电电阻串联在变频器直流母线与所述第一晶闸管之间。

本发明的优点在于：

本发明通过在交流电压正负半周分别导通两只晶闸管，可使整个交流电周期中流过每只晶闸管的有效电流值为流过单只晶闸管的有效电流值的一半，使得单只晶闸管的集中发热转变为两只晶闸管的交替发热，既解决了仅用单只晶闸管时发热严重的问题，也规避了目前市场上尚无足够电流耐受能力的晶闸管的难题。

附图说明

图1为现有技术中的旁路电路的电路原理图；

图2为本发明均流式高压变频器功率单元旁路电路的电路原理图；

图3为本发明公开的旁路电路工作于交流电正半周时的工作原理图；

图4为本发明公开的旁路电路工作于交流电负半周时的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

图2为本发明公开的均流式高压变频器功率单元旁路电路的电路原理图。如图所示，本发明公开的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，包括设置于H逆变桥10旁的单相全波二极管整流桥20、第一晶闸管、第一预充电电阻及与第一晶闸管T1并联的第一缓冲电路，还包括：第二晶闸管T2、第二预充电电阻及与第二晶闸管T2并联的第二缓冲电路；

单相全波二极管整流桥20包括四个二极管D1-D4，与单相全波二极管整流桥直流正输出端相连的两个二极管D1、D3的阴极分别与第一晶闸管T1、第二晶闸管T2的阳极相连；与单相全波二极管整流桥直流负输出端相连的两个二极管D2、D4的阳极分别与第一晶闸管T1、第二晶闸管T2的阴极相连。

如图所示，第一预充电电阻R2、R3串联在变频器输出的直流正、负母线与第一晶闸管T1之间；第一缓冲电路包括电阻R1、电容C1、吸收电容C2，电阻R1、电容C1串联后与第一晶闸管T1并联，吸收电容C2与第一晶闸管T1并联，用于吸收IGBT高速开关时于第一晶闸管T1两端产生的dv/dt，保护第一晶闸管T1不受损坏。

第二预充电电阻R4、R5串联在变频器输出的直流正、负母线与第二晶闸管T2之间；第二缓冲电路包括电阻R6、电容C3、吸收电容C4，电阻R6、电容C3串联后与第二晶闸管T2并联，吸收电容C4与第二晶闸管T2并联，用于吸收IGBT高速开关时于第二晶闸管T2两端产生的dv/dt，保护第二晶闸管T2不受损坏。

当变频器的功率单元发生故障时，功率单元会在主控程序的控制下切换到旁路运行状态，此时，系统关断逆变桥，触发晶闸管，使电流从由二极管整流桥和晶闸管形成的通路流过。具体的说，如图3所示，交流电正半周时，即U相电压高于V相电压时，从变频器输出端输出的电流经U相流出，流经单相全波二极管整流桥20的二极管D1、第一晶闸管T1及单相全波二极管整流桥20的二极管D4，然后流回至V相端；如图4所示，交流电负半周时，即V相电压高于U相电压时，从变频器输出端输出的电流经V相流出，流经单相全波二极管整流桥20的二极管D3、第二晶闸管T2及单相全波二极管整流桥20的二极管D2，然后流回至U相端。

本发明的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，通过在交流电压正负半周分别导通第一、第二晶闸管，可使整个交流电周期中流过每只晶闸管的有效电流值为流过单只晶闸管的有效电流值的一半，使得单只晶闸管的集中发热转变为两只晶闸管的交替发热，在实际使用时，只需要配置两只导流能力为预期导流能力一半的晶闸管即可满足大功率旁路电路的需求(如，850安培的旁路电路配置一只800安培的晶闸管时发热问题特别严重，而配置两只600安培的晶闸管时可有效解决其发热严重的问题)，既解决了仅用单只晶闸管时发热严重的问题，也规避了目前市场上尚无足够电流耐受能力的晶闸管的难题。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.均流式高压变频器功率单元的旁路电路，它包括设置于H逆变桥旁的单相全波二极管整流桥、第一预充电电阻、第一晶闸管、与第一晶闸管并联的第一缓冲电路，其特征在于：它还包括第二晶闸管，

所述单相全波二极管整流桥内与单相全波二极管整流桥直流正输出端相连的两个二极管(D1、D3)的阴极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阳极相连；

所述单相全波二极管整流桥内与单相全波二极管整流桥直流负输出端相连的两个二极管(D2、D4)的阳极分别与第一晶闸管、第二晶闸管的阴极相连。

2.如权利要求1所述的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，其特征在于：还包括第二预充电电阻及第二缓冲电路，该第二预充电电阻串联在变频器直流母线与所述第二晶闸管之间，该第二缓冲电路与所述第二晶闸管相并联。

3.如权利要求2所述的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，其特征在于：所述第二缓冲电路包括电阻R6、电容C3、吸收电容C4，该电阻R6与电容C3串联后与所述第二晶闸管相并联，该吸收电容C4与所述第二晶闸管相并联。

4.如权利要求1或3所述的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，其特征在于：所述第一缓冲电路包括电阻R1、电容C1、吸收电容C2，该电阻R1与电容C1串联后与所述第一晶闸管相并联，该吸收电容C2与所述第一晶闸管相并联。

5.如权利要求4所述的均流式高压变频器功率单元的旁路电路，其特征在于：所述第一预充电电阻串联在变频器直流母线与所述第一晶闸管之间。