专利名称：级联式中压变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气自动化设备技术领域，涉及一种中压变频器，特别是一种高可靠性级联式中压变频器。
背景技术：
随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，中压大功率变频调速装置不断地成熟起来，特别是在高压器件应用的可靠性还不是太高且价格高昂的的情况下，近年来人们多使用如图1所示的级联式电路拓扑结构的中压变频器。图2为构成级联式中压变频器的功率单元结构示意图。随着中压变频器输出电压的提高，构成整个中压变频器的器件种类也越多，尤其是比较关键的功率单元多达上百个。在级联式中压变频器工作时，偶尔会出现某一个或者某几个器件损坏而使功率单元发生故障，这在一些极其重要的场合，例如核电工况下要求变频器不能长时间停机或者干脆就是不能停机的场合是非常危险的！为了满足这些极其重要的工况，目前通常采用两种常用的旁路技术方案:1、如图3所示采用内部可控硅旁路设计，即在每个功率单元的输出端U和V旁设置一个可控硅旁路电路，一旦功率单元内的器件故障导致功率单元无法正常工作时，立即将可控硅旁路电路接入。这种旁路设计的优点:反应速度快，但是器件易受到干扰。2、如图4所示,在每个功率单元旁边设计一内部机械旁路结构。一旦功率单元故障无法正常工作，通过该内部机械旁路结构更换功率单元。这种旁路设计的特点是:工作可靠，但是反应时间比较长。但是，不管采用哪种旁路设计，都存在以下两个缺点:1、某个功率单元处于旁路状态，变频器必须降额运行，旁路个数越多，降额程度越闻;2、功率单元长期处于旁路状态，意味着变频器处于带病运行，期间故障点很可能会扩大，要想排除故障，必须将设备停机，然后更换功率单元，往往这个更换功率单元的过程需要2个小时以上，这在一些工况现场时不允许的。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种高可靠性的级联式中压变频器。当构成中压变频器的每个功率单元出现故障时，能被旁路，同时又能在不停机的情况下将带病的功率单元进行在线更换，保证变频器恢复到非降额运行状态。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:它包括壳体，设置在壳体内的具备内置旁路电路的可插拔功率单元、用于在线更换该功率单元的操作机构和外部旁路装置；所述操作机构包括用于推拉所述功率单元的推进装置及沿推拉方向设置的导轨滑轮装置。[0013]所述推进装置包括推拉板、把手、锁杆和用于放置所述功率单元的框体，该推拉板与该把手通过连接杆连接，该推拉板两端分别各与一直板铰接，该直板的两端分别与该框体及该锁杆铰接，该框体上设有锁管，该锁杆竖直设于该锁管内并可上下滑动；该导轨滑轮装置包括设于该框体下方两侧的滑轮及设于所述外壳并与该滑轮对应的导轨。所述推拉板呈中间宽两端窄的形状。所述连接杆一端与所述推拉板固接，另一端与所述把手铰接。所述直板上设有挡板，所述框体上设有与该挡板对应的限位板。所述功率单元包括预充电装置、交直交逆变电路、所述内置旁路电路、插拔装置。所述内置旁路电路密封在金属盒中。所述内置旁路电路为可控硅旁路电路。所述外部旁路装置包括旁路控制板、旁路接触器。 所述旁路接触器为并联在一起。本实用新型的有益效果是:本实用新型高可靠性级联式中压变频器在功率单元故障时能在线更换，由于变频器处于高电压运行状态，在线更换通过隔离装置能保证人身安全，同时更换功率单元时，新安装的功率单元没有上电冲击过程，功率单元不受上电冲击，变频器能自动解除旁路状态。
图1为现有技术中的中压变频器原理框图。图2为现有技术中的中压变频器功率单元。图3为现有技术中的具备内部可控硅旁路功能的功率单元。图4为现有技术中的具备内部机械旁路功能的功率单元。图5为本实用新型的功率单元及操作机构的结构示意图。图6为本实用新型的功率单元及外围电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图5、图6所示，本实用新型提供的高可靠性级联式变频器包括:壳体，设置在壳体内的具备内置旁路电路的可插拔功率单元1、用于在线更换该功率单元的操作机构和外部旁路装置(图未示)。所述操作机构包括用于推拉该功率单元I的推进装置2及沿推拉方向设置的导轨滑轮装置。推进装置2包括推拉板3、把手4、锁杆5和用于放置该功率单元的框体6，推拉板3与把手4通过连接杆7连接，呈中间宽两端窄的形状。该连接杆7 —端与该推拉板3固接，另一端与把手4铰接而可以与该把手分离。该推拉板3两端分别各与一直板8铰接，该直板8的两端分别与该框体6及该锁杆5铰接，优选的，该直板8上设有挡板9，该框体6上设有与该挡板对应的限位板10，这样使得在推拉该操作机构时不会损坏该直板。该框体6上设有锁管U，该锁杆5竖直设于该锁管11内并可上下滑动，当滑动到外壳上的锁孔中时，即锁定功率单位的位置。[0033]该导轨滑轮装置为现有的导轨滑轮，包括设于该框体6下方两侧的滑轮12及设于该外壳并与该滑轮对应的导轨13，当然，也可以在该框体下方两侧设置导轨，在外壳上设置与该导轨对应的滑轮。该功率单元包括预充电装置、交直交逆变电路、内置旁路电路、插拔装置。该内置旁路电路密封在金属盒中，不会因为其它器件的影响而损坏。该内置旁路电路优选为可控硅旁路电路。该外部旁路装置包括旁路控制板、旁路接触器。该旁路接触器根据需要电流大小，可并联在一起。请再参阅图6，每个功率单元均由预充电电路、交直交逆变电路、内部可控硅旁路电路、外部旁路电路构成。当功率单元内部某个器件损坏时，功率单元的内部可控硅旁路电路先投入运行，此过程持续时间再15毫秒以内，在这么短的时间内，功率单元被旁路过程几乎对负载没有扰动；然后功率单元向主控汇报故障，此时主控得知该功率单元故障，立即向旁路控制板发出指令，将该功率单元对应的外部旁路装置投入运行；那么当外部旁路装置投入运行后，内部可控硅旁路电路即可以退出运行；也就是该功率单元具备在线更换条件。本实用新型高可靠性级联式变频器在需要更换功率单元时，可以打开功率机柜柜门，将把手装入推进机构，然后向外搬动把手，功率单元底部的滑轮沿着导轨向外滑动，等到滑到一定位置，此时可以拉动把手继续向外拉，直到可以用外部辅助装置如升降车将功率单元搬出。这里的推进机构是关键机构，在设计中它可以保证人员在操作时严格与功率单元带电部位进行隔离。当故障单元从变频器中移走后，此时即可以将新的功率单元装入变频器。具体过程是，先将功率单元送入导轨，然后向功率柜内部推进功率单元，然后将把手装入装入推进机构，随着功率单元的向里部推进，功率单元预充电装置的插拔装置最先与功率单元三相供电中的两相进行接触，从而其中的两相电通过限流电阻对功率单元直流支撑电容进行充电；因为预充电电阻的存在，保证功率单元推进过程中有很少的电流冲击；随着功率单元继续推进，功率单元的三相插拔装置与供电全部连接，此时电阻被短接。通过推进机构将功率单元入位后，再使用锁杆将功率单元限位，保证功率单元不因为外力原因滑动。以上内容概述了整个功率单元更换的过程。以上所述，仅为本实用新型的具体实例，并不以此限定本实用新型的保护范围.本领域技术人员基于本实用新型技术方案所作的任何等效变换，均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:它包括壳体，设置在壳体内的具备内置旁路电路的可插拔功率单元、用于在线更换该功率单元的操作机构和外部旁路装置； 所述操作机构包括用于推拉所述功率单元的推进装置及沿推拉方向设置的导轨滑轮装置。
2.如权利要求1所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述推进装置包括推拉板、把手、锁杆和用于放置所述功率单元的框体，该推拉板与该把手通过连接杆连接，该推拉板两端分别各与一直板铰接，该直板的两端分别与该框体及该锁杆铰接，该框体上设有锁管，该锁杆竖直设于该锁管内并可上下滑动；该导轨滑轮装置包括设于该框体下方两侧的滑轮及设于所述外壳并与该滑轮对应的导轨。
3.如权利要求2所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述推拉板呈中间宽两端窄的形状。
4.如权利要求2所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述连接杆一端与所述推拉板固接，另一端与所述把手铰接。
5.如权利要求2所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述直板上设有挡板，所述框体上设有与该挡板对应的限位板。
6.如权利要求1所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述功率单元包括预充电装置、交直交逆变电路、所述内置旁路电路、插拔装置。
7.如权利要求1或6所述的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述内置旁路电路S封在金属盒中。
8.如权利要求1的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述内置旁路电路为可控硅旁路电路。
9.如权利要求1的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述外部旁路装置包括旁路控制板、旁路接触器。
10.如权利要求9的高可靠性级联式中压变频器，其特征在于:所述旁路接触器为并联在一起。
专利摘要一种级联式中压变频器，它包括壳体，设置在壳体内的具备内置旁路电路的可插拔功率单元、用于在线更换该功率单元的操作机构和外部旁路装置；所述操作机构包括用于推拉所述功率单元的推进装置及沿推拉方向设置的导轨滑轮装置。
文档编号H02M1/00GK203027114SQ20122067702
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者朱燕华 申请人:北京利德华福电气技术有限公司