一种高压变频器功率单元旁路装置的制作方法

本实用新型涉及高压变频器技术领域，尤其涉及一种高压变频器功率单元旁路装置。

背景技术：

随着电力电子技术的发展，变频器作为智能电控系统的重要组成部分，在国民经济的各个领域，如电力、水利、石化、冶金等行业发挥着越来越重要的作用。

级联多电平型高压变频器拥有拓扑结构简单、易于控制、谐波小等优点而得到广泛应用。

我国工业化的快速发展促进了电动机制造与应用向高压大功率方向发展，大功率级联型高压变频器用以拖动高压大功率电机，在核电、石化、冶金行业得到广泛的应用。大功率电机往往是相应行业中的关键器件，发生故障会造成整个生产系统停止运行，甚至会影响到相应的电力网络、油气管路等关系国计民生的基础设施的稳定运行。

功率单元是高压变频器的重要组成部分，由于单元级联多电平结构的变频器构成高压输出的方式，功率单元的故障率是变频器产品中最高的，在功率单元发生故障时如何确保变频器继续运行是提高变频器可靠性的重要课题，现有级联多电平变频器主要采用功率单元旁路的方式解决这一问题，目前常见的功率单元旁路方式有两种：一种是采用可控硅等功率半导体器件作为旁路开关，另一种是采用接触器作为旁路开关。两种方式各有其优点，可控硅开关具有快速开通的优势，接触器则具有抗干扰能力强、可靠性高、有明显隔离开断点等优势。

由于功率单元故障时往往伴随着控制电源回路故障、驱动板故障等各种连锁故障，导致单纯的电子加机械旁路组合无法完成功率单元旁路运行的要求，依然会导致变频器非计划性停机。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种高压变频器功率单元旁路装置，有效实现了高压变频器中故障功率单元的旁路运行，提高了高压变频器的平均无故障时间。

本实用新型提供了一种高压变频器功率单元旁路装置，包括：第一机械旁路、第二机械旁路、电子旁路和功率单元；其中：

所述第一机械旁路与第二机械旁路并联；

所述第一机械旁路和第二机械旁路分别与所述电子旁路相连；

所述第一机械旁路、第二机械旁路和电子旁路分别与所述功率单元的输出端并联。

优选地，所述第一机械旁路包括：第一电源开关、第一滤波器、第一电源模块、第一旁路控制板和第一机械旁路装置；

所述第一电源开关与所述第一滤波器相连；

所述第一滤波器与所述第一电源模块相连；

所述第一电源模块与所述第一旁路控制板相连；

所述第一旁路控制板与所述第一机械旁路装置相连；

所述第二机械旁路包括：第二电源开关、第二滤波器、第二电源模块、第二旁路控制板和第二机械旁路装置；

所述第二电源开关与所述第二滤波器相连；

所述第二滤波器与所述第二电源模块相连；

所述第二电源模块与所述第二旁路控制板相连；

所述第二旁路控制板与所述第二机械旁路装置相连。

优选地，所述第一机械旁路装置和第二机械旁路装置均为接触器。

优选地，所述接触器由控制线圈和主触头组成。

优选地，所述电子旁路包括：二极管整流电路和功率半导体器件；其中：

所述二极管整流电路和功率半导体器件相连。

优选地，所述功率半导体器件为：可控硅、绝缘栅双极型晶体管或对称门极换流晶闸管。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种高压变频器功率单元旁路装置，当功率单元发生故障后，能够同时驱动电子旁路和机械旁路导通，使故障功率单元迅速导入电子旁路，再安全切换到第一机械旁路，在第一机械旁路器件损坏或切换失败时，由电子旁路临时导通再切换到第二机械旁路，有效的实现了高压变频器中故障功率单元的旁路运行，提高了高压变频器的平均无故障时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的一种高压变频器功率单元旁路装置的结构示意图；

图2为本实用新型公开的双路机械旁路的结构示意图；

图3为本实用新型公开的机械旁路装置的结构示意图；

图4为本实用新型公开的电子旁路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型公开的一种高压变频器功率单元旁路装置，包括：第一机械旁路1、第二机械旁路2、电子旁路3和功率单元4；其中：

第一机械旁路1与第二机械旁路2并联；

第一机械旁路1和第二机械旁路2分别与电子旁路3相连；

第一机械旁路1、第二机械旁路2和电子旁路3分别与功率单元4的输出端并联。

上述实施例的工作原理为：当功率单元发生故障后，能够同时驱动电子旁路和第一机械旁路导通，使故障功率单元迅速导入电子旁路，再安全切换到第一机械旁路，在第一机械旁路器件损坏或切换失败时，由电子旁路临时导通再切换到第二机械旁路，有效的实现了高压变频器中故障功率单元的旁路运行，提高了高压变频器的平均无故障时间。

具体的，如图2所示，第一机械旁路1由第一电源开关9、第一滤波器10和第一电源模块11组成供电回路向第一旁路控制板5供电，由第一旁路控制板5在接收到指令后驱动第一机械旁路装置6动作；

第二机械旁路2第二电源开关12、第二滤波器13和第二电源模块14组成供电回路向第二旁路控制板7供电，由第二旁路控制板7在接收到指令后驱动第二机械旁路装置8动作。

第一机械旁路装置6和第二机械旁路装置8一般为接触器或类似器件，参见图3所示，机械旁路接触器由控制线圈15和主触头16组成，且两者采用高压隔离。

机械旁路装置在接收到旁路控制板的动作指令后，通过机械运动将接触器主触头吸合，使得变频器主回路通过接触器连接，从而跨过故障的功率单元继续运行。机械旁路的优点是发热小，运行可靠性高，但是切换动作时间较长且易发生切换故障。

参见图4所示，电子旁路由二极管整流电路17和可控硅旁路装置18组成，当功率单元4发生故障后，驱动可控硅旁路装置18动作投入电子旁路。其中，可控硅旁路装置18还可以采用绝缘栅双极型晶体管或对称门极换流晶闸管来替代。

综上所述，本实用新型采用完全独立的两条机械旁路，不仅有效弥补单路电源异常无法旁路的缺陷，还可以使机械旁路驱动板电路设计相对简单，安全可靠。同时，采用双机械旁路冗余设计，当故障的功率单元由电子旁路切换到第一机械旁路失败时再由电子旁路临时导通，再次切换到第二机械旁路，实现变频器不停机继续运行的目的，有效提高了变频器的可靠性，避免由于功率单元故障造成变频器停机引起更大的事故。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。