功率單元旁路電路的制作方法
【專利摘要】一種功率單元旁路電路(2)，包括：功率單元(21)、接觸器(22)、放電管(23)、接觸器線圈控制電路(24)、及放電管觸發(fā)控制電路(25)；所述接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端、所述放電管(23)的非中間電極的兩端、所述功率單元(21)輸出端的兩端相互并聯(lián)；所述接觸器線圈控制電路(24)包括線圈工作電源(T1)和第一控制開關(guān)(K1)；所述放電管觸發(fā)控制電路(25)包括變壓器(T2)、第二控制開關(guān)(K2)、及脈沖信號發(fā)生器(251)。該電路能夠有效的保證變頻器安全可靠的運(yùn)行，并在功率單元(21)出現(xiàn)故障時可以被有效的旁路。
【專利說明】
功率單元旁路電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種旁路電路，特別是一種高壓變頻器功率單元旁路電路，屬于高壓變頻調(diào)速裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]單元串聯(lián)型高壓變頻器的每一相都是由多個(如3個)功率單元串聯(lián)而成，可以實(shí)現(xiàn)冗余功能，例如某一相的某個功率單元因?yàn)楣收贤顺鲞\(yùn)行，則此功率單元將自動旁路，變頻器仍可繼續(xù)運(yùn)行，此時此相的輸出由其余2個功率單元承擔(dān)，采取自動平衡技術(shù)后，輸出線電壓可維持在90%以上，仍可滿足額定運(yùn)行工況。
[0003]現(xiàn)階段國內(nèi)高壓變頻器使用的旁路技術(shù)主要有可控硅旁路和接觸器旁路。
[0004]可控硅旁路，如圖1采用整流二極管和可控硅SCR構(gòu)成旁路電路。但是該電路中可控娃SCR在IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)逆變時受較大電壓變化率(dv/dt)的影響，容易誤導(dǎo)通，造成過流故障，影響變頻器穩(wěn)定性。另外，圖2是在圖1所示的可控硅旁路的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定更改得到的旁路電路，如圖2所示采用整流二極管、可控硅SCR和充電電阻R10、R11組成。該電路雖然解決了 IGBT逆變時誤導(dǎo)通的問題，但是當(dāng)電網(wǎng)波動時，仍會對可控硅SCR的穩(wěn)定性造成影響。
[0005]接觸器旁路，國內(nèi)接觸器旁路主要采用兩種方式，一種如圖3所示，接觸器KMl并聯(lián)在功率單元輸出側(cè)。由于接觸器KMl響應(yīng)時間長，在接觸器KMl動作期間變頻器電流將會向功率單元內(nèi)部電容充電，造成功率單元過壓故障。另一種如圖4所示，接觸器KMl常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在功率單元輸出的一個支路上，常開觸點(diǎn)并聯(lián)于功率單元輸出側(cè)。但是該電路在接觸器KMl動作期間，觸點(diǎn)兩端有極高的電壓，會損傷接觸器KMl。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上內(nèi)容，本實(shí)用新型提出一種功率單元旁路電路，該電路能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，保證變頻器能夠在任何時候均能有效可靠的旁路。
[0007]所述功率單元旁路電路(2)包括:功率單元(21)、接觸器(22)、放電管(23)、接觸器線圈控制電路(24)、及放電管觸發(fā)控制電路(25);所述接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端、所述放電管(23)的非中間電極的兩端、所述功率單元(21)輸出端的兩端相互并聯(lián)；所述接觸器線圈控制電路(24)包括線圈工作電源(Tl)和第一控制開關(guān)(Kl)，其中，所述線圈工作電源(Tl)串聯(lián)第一控制開關(guān)(Kl)后，連接到接觸器(22)的線圈(KM)兩端；所述放電管觸發(fā)控制電路(25)包括變壓器(T2)、第二控制開關(guān)(K2)、及脈沖信號發(fā)生器(251)，其中，所述變壓器(T2)的初級串聯(lián)第二控制開關(guān)(K2)連接到脈沖信號發(fā)生器(251)的輸出端，所述變壓器(T2)的次級連接所述放電管(23)的中間電極和兩個非中間電極中的其中一個。
[0008]進(jìn)一步地，所述功率單元旁路電路(2)還包括電壓限制器件(26)，其中，該電壓限制器件(26)并聯(lián)在接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端。
[0009]進(jìn)一步地，所述線圈工作電源(Tl)的初級連接功率單元(21)的交流輸入中的兩相，所述線圈工作電源(Tl)的次級通過第一控制開關(guān)(Kl)連接接觸器(22)的線圈(KM)。
[0010]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的功率單元旁路電路(2)抗干擾性能強(qiáng)，能夠有效抑制過大電壓變化率(dv/dt)和電網(wǎng)波動的影響，且在旁路動作時，接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端不會產(chǎn)生極高的電壓，防止損傷接觸器(22)。進(jìn)一步地，功率單元(21)中的電容不會被充電而導(dǎo)致電壓過高。因此，該電路能夠有效的保證變頻器安全可靠的運(yùn)行，并在功率單元(21)出現(xiàn)故障時可以被有效的旁路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中可控硅旁路電路原理圖；
[0012]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種可控娃芳路電路原理圖；
[0013]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中接觸器旁路電路原理圖；
[0014]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中另一種接觸器旁路電路原理圖；
[0015]圖5為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中的功率單元旁路電路原理圖；
[0016]圖6為本實(shí)用新型第二實(shí)施例中的功率單元旁路電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖5所示，一實(shí)施例中，本實(shí)用新型的功率單元旁路電路2主要應(yīng)用于變頻器中，功率單元旁路電路2主要包括:功率單元21、接觸器22、放電管23、接觸器線圈控制電路24、及放電管觸發(fā)控制電路25，其中，所述接觸器線圈控制電路24與放電管觸發(fā)控制電路25構(gòu)成一個旁路控制電路。所述功率單元21為變頻器中常用的功率單元，其包括二極管、電容、單相逆變橋等元件。
[0018]所述接觸器22的觸點(diǎn)兩端(如第一觸點(diǎn)端221、第二觸點(diǎn)端222)、所述放電管23的非中間電極的兩端(如第一放電端231、第二放電端232)、功率單元21輸出端的兩端(如第一輸出端211、第二輸出端212)相互并聯(lián)。在第一實(shí)施例中，所述功率單兀21輸出端的兩端為功率單元21的單相逆變橋輸出端的兩端。所述放電管23為三端氣體放電管。
[0019]所述接觸器線圈控制電路24包括線圈工作電源Tl和第一控制開關(guān)Kl，其中，所述線圈工作電源Tl串聯(lián)第一控制開關(guān)Kl后，連接到接觸器22的線圈KM兩端。具體而言，本實(shí)施方式中所述線圈工作電源Tl的初級連接功率單元21的交流輸入中的兩相，如S相和T相，所述線圈工作電源Tl的次級通過第一控制開關(guān)Kl連接接觸器22的線圈KM，作為接觸器22的線圈KM的工作電源。在第一實(shí)施例中，所述線圈工作電源Tl為具有初級/次級雙繞組的變壓器，如工頻變壓器，所述第一控制開關(guān)Kl為控制繼電器，所述第一控制開關(guān)Kl的一組常開觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器控制線圈回路中。
[0020]所述的放電管觸發(fā)控制電路25包括變壓器T2、第二控制開關(guān)K2、及脈沖信號發(fā)生器251，其中，所述變壓器T2的初級串聯(lián)第二控制開關(guān)K2連接到脈沖信號發(fā)生器251的輸出端，所述變壓器T2的次級連接所述放電管23的中間電極和兩個非中間電極中的其中一個(如第二放電端232)。在第一實(shí)施例中，所述變壓器T2為隔離升壓變壓器，所述第二控制開關(guān)K2為控制繼電器，所述第二控制開關(guān)K2的一組常開觸點(diǎn)串聯(lián)在變壓器T2的低壓側(cè)(變壓器T2的初級)。
[0021]在第一實(shí)施例中，所述脈沖信號發(fā)生器251僅在接觸器22觸點(diǎn)從斷開到接通的轉(zhuǎn)換期間有脈沖輸出，通過變壓器T2觸發(fā)放電管23。
[0022]進(jìn)一步地，如圖6所示，在第二實(shí)施例中，所述功率單元旁路電路2還包括電壓限制器件26，其中，該電壓限制器件26并聯(lián)在接觸器22的觸點(diǎn)兩端(如第一觸點(diǎn)端221、第二觸點(diǎn)端222)。所述電壓限制器件26為具有雙向電壓限制功能的電子元件或其組合，例如，所述電壓限制器件26可以是壓敏電阻、雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管等。
[0023]下面結(jié)合附圖5和6和上述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步舉例進(jìn)行描述。
[0024]如圖5所示，在第一實(shí)施例中，當(dāng)變頻器檢測到功率單元21出現(xiàn)故障需要進(jìn)行旁路時，變頻器控制板發(fā)出指令閉合第一控制開關(guān)K1、第二控制開關(guān)K2。此時，接觸器線圈控制電路24閉合，接觸器22的線圈KM兩端加工作電壓，接觸器22動作。同時，由于K2閉合，變壓器T2高壓側(cè)產(chǎn)生高壓信號，放電管23導(dǎo)通，由于接觸器22動作時間長，在接觸器22未完全閉合時，旁路電流通過放電管23形成旁路回路，以防止接觸器22的觸點(diǎn)兩端產(chǎn)生極高的電壓，損傷接觸器22。
[0025]當(dāng)接觸器22完全閉合后，K2關(guān)斷，放電管23關(guān)斷。此時，旁路電流通過接觸器22構(gòu)成旁路回路，以便功率單元21中的電容不會被充電而導(dǎo)致電壓過高，從而有效保證變頻器的運(yùn)行安全。
[0026]進(jìn)一步地，如圖6所示，在第二實(shí)施例中，當(dāng)變頻器檢測到功率單元21出現(xiàn)故障需要進(jìn)行旁路時，變頻器控制板發(fā)出指令閉合第一控制開關(guān)K1、第二控制開關(guān)K2。此時，接觸器線圈控制電路24閉合，接觸器22的線圈KM兩端加工作電壓，接觸器22動作。同時，由于K2閉合，變壓器T2高壓側(cè)產(chǎn)生高壓信號，放電管23導(dǎo)通，由于接觸器22動作時間長，在接觸器22未完全閉合時，旁路電流通過放電管23形成旁路回路。當(dāng)放電管23損害時，電壓限制器件26 (如壓敏電阻)可起到臨時替代放電管23的作用。
[0027]當(dāng)接觸器22完全閉合后，K2關(guān)斷，放電管23關(guān)斷。此時，旁路電流通過接觸器22構(gòu)成旁路回路，以便功率單元21中的電容不會被充電而導(dǎo)致電壓過高，從而有效保證變頻器的運(yùn)行安全。
[0028]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定具體實(shí)施只局限于這些說明。對于所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種功率單元旁路電路，其特征在于，該功率單元旁路電路(2)包括: 功率單元(21)、接觸器(22)、放電管(23)、接觸器線圈控制電路(24)、及放電管觸發(fā)控制電路(25)； 所述接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端、所述放電管(23)的非中間電極的兩端、所述功率單元(21)輸出端的兩端相并聯(lián)； 所述接觸器線圈控制電路(24)包括線圈工作電源(11)和第一控制開關(guān)0(1),其中，所述線圈工作電源(11)串聯(lián)第一控制開關(guān)￠1)后，連接到接觸器(22)的線圈(瞞兩端；及 所述放電管觸發(fā)控制電路(25)包括變壓器(12)、第二控制開關(guān)￠2)、及脈沖信號發(fā)生器(251),其中，所述變壓器(12)的初級串聯(lián)第二控制開關(guān)￠2)連接到脈沖信號發(fā)生器(251)的輸出端，所述變壓器(12)的次級連接所述放電管(23)的中間電極和兩個非中間電極中的其中一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述功率單元旁路電路(2)還包括電壓限制器件(26),其中，該電壓限制器件(26)并聯(lián)在接觸器(22)的觸點(diǎn)兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述線圈工作電源(11)的初級連接功率單元(21)的交流輸入中的兩相，所述線圈工作電源(11)的次級通過第一控制開關(guān)￠1)連接接觸器(22)的線圈(瞞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述功率單元(21)輸出端的兩端為功率單元(21)的單相逆變橋輸出端的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述放電管(23)為三端氣體放電管，所述線圈工作電源(11)為具有初級/次級雙繞組的變壓器，所述變壓器(12)為隔離升壓變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述第一控制開關(guān)￠1)為控制繼電器，所述第一控制開關(guān)￠1)的一組常開觸點(diǎn)串聯(lián)在接觸器控制線圈回路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述第二控制開關(guān)￠2)為控制繼電器，所述第二控制開關(guān)￠2)的一組常開觸點(diǎn)串聯(lián)在變壓器(12)的低壓側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述脈沖信號發(fā)生器(251)在接觸器(22)觸點(diǎn)從斷開到接通的轉(zhuǎn)換期間輸出脈沖，通過變壓器(12)觸發(fā)放電管(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述電壓限制器件(26)為具有雙向電壓限制功能的電子元件或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述電壓限制器件(26)包括壓敏電阻、或者雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管。
【文檔編號】H02M1/32GK204205928SQ201420427109
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】姜圳, 范家閂 申請人:深圳市科陸變頻器有限公司