专利名称：一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，高压变频装置在电力、冶金、石油、化工等领域的应用 日益广泛。现阶段由功率单元级联技术构成的性能优异的高压变频装置，有着谐波小、单元 可互换、可批量生产、维护方便等优点，受到国内变频装置用户越来越多的青睐，显示了广 阔的发展前景。这对高压变频装置的稳定性和可靠性提出了更高的要求。目前广泛使用的单元级联高压变频装置，在装置运行中偶尔会出现个别功率单元 发生故障导致整个变频装置不能正常运行甚至跳机的情况，使得高压变频装置的工作可靠 性大大降低，这不仅给生产安全带来了极大的隐患，也会给用户带来较大的经济损失。为了 不因个别故障单元影响系统的运行，迫切需要一个旁路电路。此时，可以通过旁路电路将故 障单元旁路出系统，由剩下的功率单元继续运行，保证系统正常运行。同时，在变频装置运 行中需要将备用功率单元更换掉故障功率单元，从而不需要把变频装置停下来即可实现故 障功率单元的维修，这对旁路电路提出了更高的要求，旁路电路既要能够可靠导通，也要能 够可靠关断。应用便于实现功率单元在线更换的旁路电路可以大大提高高压变频装置运行 的可靠性和安全性。目前国内高压变频装置旁路电路主要有三种，一种是由继电器构成的旁路电路， 其缺点是继电器的机械触点有时会存在接触不良或不能准确动作的问题，影响系统的可靠 性。现在大多数高压变频装置采用的旁路电路如图1或相似的旁路电路。它由设置在 逆变桥1旁边的单向二极管整流桥2 (此处整流桥给电流提供双向导通通道)、可控硅3和 预充电电路4构成。该整流桥的交流输入两端与单元输出相连，直流输出两端与可控硅相 连。当单元发生故障时，封锁逆变桥的驱动脉冲，同时触发可控硅，使得单元所在相的相电 流经二极管整流桥和可控硅所组成的旁路流过，此时故障单元被旁路切除，该旁路装置结 构简单、维护方便，同时预充电电路解决了可控硅耐受dV/dt太高的问题。然而要实现功率 单元的在线更换，还存在不足之处由设置在逆变桥1旁边的单向二极管整流桥2给电流提 供双向导通通道，该旁路电路在功率单元发生故障时可以实现旁路，但很难实现故障单元 的在线更换，因为变频装置运行中可控硅3 —旦实现旁路将很难实现可靠关断。高压变频装置采用的另一种电子旁路电路如图2所示，在逆变桥1的输出端上依 次串联可控硅吸收回路5、一组反并联可控硅6及机械操作刀闸K。该旁路电路通过反并联 可控硅提供交流通路，成本低、功耗低，可以实现功率单元的在线更换。该旁路电路用于可 控硅吸收dV/dt的吸收回路中的单元电抗器L串联在单元输出端，虽然起到对输出波形进 行滤波的作用，但存在以下缺陷一，吸收回路参数受到输出系统参数的影响，这给吸收回 路参数的确定带来极大不便，无法保证变频装置在不同负载情况下旁路可控硅两端dV/dt 的一致性；二，单元正常运行时输出电流经过电抗器导致电抗器发热。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路，该旁路电 路易于实现，能够可靠地快速旁路切除故障单元，消除其他类型的旁路系统结构复杂、难以 实现功率单元的在线更换的不足；同时解决旁路可控硅吸收回路参数受输出系统参数的影 响以及功率单元正常运行时电抗器的发热问题。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种高压变频装置功率单元在线 更换的旁路电路，包括并联在高压变频器每一个智能功率单元逆变器交流母线输出两端的 一个电子旁路支路和一个机械操作刀间K，电子旁路支路包括一组反并联可控硅和一种可 控硅吸收回路，可控硅吸收回路包括单元电抗器L、吸收电容C及吸收电阻R组成，吸收电容 C与吸收电阻R串联后并联到反并联可控硅的两端，其特征在于，单元电抗器L与反并联可 控硅串联后并联到输出端。本发明将单元电抗器与反并联可控硅串联后放置在旁路支路中，dV/dt的吸收回 路的参数与系统输出完全解耦，可以保证变频装置在不同负载情况下旁路可控硅两端dV/ dt的一致性，提高可控硅运行的可靠性。吸收回路将dV/dt抑制到很低，使电子旁路中的正 反向并联可控硅不会承受过高的dV/dt，也不会使正反向并联可控硅出现误导通的情况，从 而保证系统在某个智能功率单元在故障时可靠的电子旁路，同时使系统能在某一限定的工 况下继续运行，等待维修人员准备好备件，将故障的智能功率单元在不停机的情况下即在 线退出，更换新的备件，退出物理旁路机构，新的备件自动投入，系统自动恢复正常工作。本发明将单元电抗器放置在旁路支路中，单元正常运行时单元输出电流不仅过电 抗器，在很大程度上减少了功率单元总的发热量。本发明的优点是使故障的智能功率单元能够实现在线更换，成本低、功耗低、可靠 性高。
图1为一种现有技术中旁路电路电路图；图2为另一种现有技术中旁路电路电路图；图3为一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路图。
具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。实施例本发明为了实现高压变频装置故障单元的旁路以及故障智能单元的在线更换，需 要将单元电抗器与反并联可控硅串联之后再并联到高压变频装置每一功率单元输出端并 将机械操作刀闸并联在功率单元输出端。如图3所示，旁路电路由反并联可控硅6、可控硅吸收回路5及机械操作刀闸K构 成。可控硅吸收回路5由单元电抗器L、吸收电阻R和吸收电容C构成，电阻R和电容C串联 后并联在反并联可控硅6旁。单元电抗器L与反并联可控硅6串联后并联到输出端。在功 率单元发生故障时可以可靠地被旁路电路旁路掉，而由剩下的功率单元继续给电机供电。
4本发明可以大大增强系统的可靠性。由于单元载波频率较高，单元电抗器L采用高频电抗器。在功率单元正常运行时， 单元电抗器L功耗很小，可以忽略。单元发生故障旁路时，实现电子旁路后单元电抗器L的 绕组要通过其所在相的相电流，因此设计单元电抗器L时要考虑电抗器的发热情况。为了实现功率单元的在线更换，还需要配合机械刀闸K旁路机构。在功率单元正 常运行时反并联可控硅6处于关断状态，一旦功率单元发生故障，触发反并联可控硅6，启 动电子旁路电路。更换故障单元时，首先手动闭合机械操作刀闸K旁路机构，实现机械旁 路；其次将故障单元拔出；再次是装上备用功率单元。采用本发明的技术方案，智能功率单 元一旦得电将自动触发反并联可控硅实现单元的电子旁路。备用功率单元实现电子旁路后 可手动将机械操作刀闸K打开，变频装置处于电子旁路运行状态。最后投运备用智能功率 单元，完成故障功率单元的在线更换。这是本发明的一个重要目的。以上所述，仅为本发明的具体实施例，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，均属于本发明保护范围之内。
权利要求
一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路，包括并联在高压变频器每一个智能功率单元逆变器(1)交流母线输出两端的一个电子旁路支路和一个机械操作刀闸K，电子旁路支路包括一组反并联可控硅(6)和一种可控硅吸收回路(5)，可控硅吸收回路(5)包括单元电抗器L、吸收电容C及吸收电阻R组成，吸收电容C与吸收电阻R串联后并联到反并联可控硅(6)的两端，其特征在于，单元电抗器L与反并联可控硅(6)串联后并联到输出端。
全文摘要
本发明提供了一种高压变频装置功率单元在线更换的旁路电路，包括并联在高压变频器每一个智能功率单元逆变器交流母线输出两端的一个电子旁路支路和一个机械操作刀闸K，电子旁路支路包括一组反并联可控硅和一种可控硅吸收回路，可控硅吸收回路包括单元电抗器L、吸收电容C及吸收电阻R组成，吸收电容C与吸收电阻R串联后并联到反并联可控硅的两端，其特征在于，单元电抗器L与反并联可控硅串联后并联到输出端。本发明的优点是使故障的智能功率单元能够实现在线更换，成本低、功耗低、可靠性高。
文档编号H02M1/32GK101917115SQ20101021896
公开日2010年12月15日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者史振翔, 吴方元, 孙若澜, 张华彦, 张海燕, 逯乾鹏 申请人:上海发电设备成套设计研究院;上海科达机电控制有限公司