均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路的製作方法
2023-12-11 20:20:22 1
均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，包括設置於H逆變橋旁的單相全波二極體整流橋、第一晶閘管、第一預充電電阻、第一緩衝電路，以及第二晶閘管、第二預充電電阻、第二緩衝電路，單相全波二極體整流橋內與整流橋直流正輸出端相連的兩個二極體的陰極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陽極相連；單相全波二極體整流橋內與整流橋直流負輸出端相連的兩個二極體的陽極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陰極相連。本實用新型能夠有效解決單只晶閘管發熱嚴重的問題。
【專利說明】均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種旁路電路，特別是涉及一種均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發展，高壓變頻器的應用越來越廣泛，由功率單元串聯構成的高壓變頻裝置以其諧波小、維護方便等優良性能受到了廣大用戶的青睞；功率單元串聯而成的高壓變頻裝置在運行過程中，會出現因個別功率單元發生故障而導致整個裝置無法正常運行的情況，為提高裝置的穩定性和可靠性，需要暫時旁路掉故障的功率單元，確保裝置可以繼續正常運行。
[0003]現在普遍採用的一種旁路電路形式如圖1所示(專利名稱:高壓變頻調速器的旁路電路專利號:02100667.9)，它由設置在H逆變橋I旁的單相全波二極體整流橋2和晶閘管3構成；當某個功率單元出現故障時，系統關斷H逆變橋1，觸發晶閘管3，使電流通過由單相全波二極體整流橋2和晶閘管3形成的通路為防止IGBT高速開關時產生的dv/dt造成晶閘管損壞，利用緩衝電路4中的電阻R2、R3將晶閘管的陽極與陰極分別連接至直流母線的正、負端，從而理論上使晶閘管兩端電壓值與母線電壓值相等，這樣H逆變橋開始工作時其輸出的PWM電壓不會直接到達晶閘管兩端；緩衝電路4中串聯的電阻Rl和電容Cl用於直接吸收過高的dv/dt。
[0004]在這種電路拓撲結構下，由於只有一隻晶閘管參與旁路運行，受限於目前功率半導體器件的製造水平，單只晶閘管的導流能力有限，在旁路功率較大的高壓變頻器功率單元時，會出現單只晶閘管的導流能力低於實際需求的情況。為滿足對功率較大的高壓變頻器功率單元的旁路需求，一種方法是使用容量更大導流能力更強的晶閘管，其缺點是:成本較高，且需依賴於晶閘管制作技術的不斷進步；另一種方法就是對現有電路拓撲結構進行改進以滿足上述需求。
實用新型內容
[0005]鑑於上述原因，本實用新型的目的在於提供一種均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，通過在單相全波二極體整流橋的輸出端連接兩隻晶閘管，並在交流電正、負半周分別導通兩隻晶閘管，可有效解決單只晶閘管發熱嚴重的問顆。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0007]均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，它包括設置於H逆變橋旁的單相全波二極體整流橋、第一預充電電阻、第一晶閘管、與第一晶閘管並聯的第一緩衝電路，其特徵在於:它還包括第二晶閘管，
[0008]所述單相全波二極體整流橋內與單相全波二極體整流橋直流正輸出端相連的兩個二極體(D1、D3)的陰極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陽極相連；
[0009]所述單相全波二極體整流橋內與單相全波二極體整流橋直流負輸出端相連的兩個二極體(D2、D4)的陽極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陰極相連。
[0010]進一步的，
[0011]均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，還包括第二預充電電阻及第二緩衝電路，該第二預充電電阻串聯在變頻器直流母線與所述第二晶閘管之間，該第二緩衝電路與所述第二晶閘管相併聯。
[0012]所述第二緩衝電路包括電阻R6、電容C3、吸收電容C4，該電阻R6與電容C3串聯後與所述第二晶閘管相併聯，該吸收電容C4與所述第二晶閘管相併聯。
[0013]所述第一緩衝電路包括電阻R1、電容Cl、吸收電容C2，該電阻Rl與電容Cl串聯後與所述第一晶閘管相併聯，該吸收電容C2與所述第一晶閘管相併聯。
[0014]所述第一預充電電阻串聯在變頻器直流母線與所述第一晶閘管之間。
[0015]本實用新型的優點在於:
[0016]本實用新型通過在交流電壓正負半周分別導通兩隻晶閘管，可使整個交流電周期中流過每隻晶閘管的有效電流值為流過單只晶閘管的有效電流值的一半，使得單只晶閘管的集中發熱轉變為兩隻晶閘管的交替發熱，既解決了僅用單只晶閘管時發熱嚴重的問題，也規避了目前市場上尚無足夠電流耐受能力的晶閘管的難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為現有技術中的旁路電路的電路原理圖；
[0018]圖2為本實用新型均流式高壓變頻器功率單元旁路電路的電路原理圖；
[0019]圖3為本實用新型公開的旁路電路工作於交流電正半周時的工作原理圖；
[0020]圖4為本實用新型公開的旁路電路工作於交流電負半周時的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0022]圖2為本實用新型公開的均流式高壓變頻器功率單元旁路電路的電路原理圖。如圖所示，本實用新型公開的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，包括設置於H逆變橋10旁的單相全波二極體整流橋20、第一晶閘管、第一預充電電阻及與第一晶閘管Tl並聯的第一緩衝電路，還包括:第二晶閘管T2、第二預充電電阻及與第二晶閘管T2並聯的第二緩衝電路；
[0023]單相全波二極體整流橋20包括四個二極體D1-D4，與單相全波二極體整流橋直流正輸出端相連的兩個二極體Dl、D3的陰極分別與第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2的陽極相連；與單相全波二極體整流橋直流負輸出端相連的兩個二極體D2、D4的陽極分別與第一晶閘管Tl、第二晶閘管T2的陰極相連。
[0024]如圖所示，第一預充電電阻R2、R3串聯在變頻器輸出的直流正、負母線與第一晶閘管Tl之間；第一緩衝電路包括電阻R1、電容Cl、吸收電容C2，電阻R1、電容Cl串聯後與第一晶閘管Tl並聯，吸收電容C2與第一晶閘管Tl並聯，用於吸收IGBT高速開關時於第一晶閘管Tl兩端產生的dv/dt，保護第一晶閘管Tl不受損壞。
[0025]第二預充電電阻R4、R5串聯在變頻器輸出的直流正、負母線與第二晶閘管T2之間；第二緩衝電路包括電阻R6、電容C3、吸收電容C4，電阻R6、電容C3串聯後與第二晶閘管T2並聯，吸收電容C4與第二晶閘管Τ2並聯，用於吸收IGBT高速開關時於第二晶閘管Τ2兩端產生的dv/dt，保護第二晶閘管T2不受損壞。
[0026]當變頻器的功率單元發生故障時，功率單元會在主控程序的控制下切換到旁路運行狀態，此時，系統關斷逆變橋，觸發晶閘管，使電流從由二極體整流橋和晶閘管形成的通路流過。具體的說，如圖3所示，交流電正半周時，即U相電壓高於V相電壓時，從變頻器輸出端輸出的電流經U相流出，流經單相全波二極體整流橋20的二極體Dl、第一晶閘管Tl及單相全波二極體整流橋20的二極體D4，然後流回至V相端；如圖4所示，交流電負半周時，即V相電壓高於U相電壓時，從變頻器輸出端輸出的電流經V相流出，流經單相全波二極體整流橋20的二極體D3、第二晶閘管T2及單相全波二極體整流橋20的二極體D2，然後流回至U相端。
[0027]本實用新型的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，通過在交流電壓正負半周分別導通第一、第二晶閘管，可使整個交流電周期中流過每隻晶閘管的有效電流值為流過單只晶閘管的有效電流值的一半，使得單只晶閘管的集中發熱轉變為兩隻晶閘管的交替發熱，在實際使用時，只需要配置兩隻導流能力為預期導流能力一半的晶閘管即可滿足大功率旁路電路的需求(如，850安培的旁路電路配置一隻800安培的晶閘管時發熱問題特別嚴重，而配置兩隻600安培的晶閘管時可有效解決其發熱嚴重的問題)，既解決了僅用單只晶閘管時發熱嚴重的問題，也規避了目前市場上尚無足夠電流耐受能力的晶閘管的難題。
[0028]以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對於本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和範圍的情況下，任何基於本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬於本實用新型保護範圍之內。
【權利要求】
1.均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，它包括設置於H逆變橋旁的單相全波二極體整流橋、第一預充電電阻、第一晶閘管、與第一晶閘管並聯的第一緩衝電路，其特徵在於:它還包括第二晶閘管， 所述單相全波二極體整流橋內與單相全波二極體整流橋直流正輸出端相連的兩個二極體(D1、D3)的陰極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陽極相連； 所述單相全波二極體整流橋內與單相全波二極體整流橋直流負輸出端相連的兩個二極體(D2、D4)的陽極分別與第一晶閘管、第二晶閘管的陰極相連。
2.如權利要求1所述的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，其特徵在於:還包括第二預充電電阻及第二緩衝電路，該第二預充電電阻串聯在變頻器直流母線與所述第二晶閘管之間，該第二緩衝電路與所述第二晶閘管相併聯。
3.如權利要求2所述的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，其特徵在於:所述第二緩衝電路包括電阻R6、電容C3、吸收電容C4，該電阻R6與電容C3串聯後與所述第二晶閘管相併聯，該吸收電容C4與所述第二晶閘管相併聯。
4.如權利要求1或3所述的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，其特徵在於:所述第一緩衝電路包括電阻Rl、電容Cl、吸收電容C2，該電阻Rl與電容Cl串聯後與所述第一晶閘管相併聯，該吸收電容C2與所述第一晶閘管相併聯。
5.如權利要求4所述的均流式高壓變頻器功率單元的旁路電路，其特徵在於:所述第一預充電電阻串聯在變頻器直流母線與所述第一晶閘管之間。
【文檔編號】H02M1/32GK203967967SQ201420390707
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】楊繼偉 申請人:北京利德華福電氣技術有限公司