一种基于永磁接触器的大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，特别涉及一种基于永磁接触器的大功率单元旁路装置。

背景技术：

由于高压变频器一般采用单元级联构成高压输出的方式，功率单元的故障率是最高的。提升功率单元的电压降低单元串联级数势在必行。一旦单元失效势必造成设备故障停机，为了有效保证设备运行，单元旁路技术由此应运而生。

高压变频器功率单元旁路装置是用于实现故障情况下高压变频器仍可以切除故障单元继续工作，完成现场生产任务的目的。

现有技术中的高压变频器功率单元一般串联级数多，单元系统电压较低，容量一般偏小。旁路控制一般集成于单元控制板上，一旦单元控制板发生故障，旁路可能无法完成，因此对单元控制板提出较高的可靠性要求，并且使用可以电气分合的接触器，旁路后比较容易受到外部电磁干扰导致误分闸。

技术实现要素：

为了解决背景技术提出的技术问题，本实用新型提供一种基于永磁接触器的大功率单元旁路装置，旁路开关采用永磁接触器，满足高压大功率功率单元的旁路要求，同时为永磁接触器配套的驱动电路的设计，功耗低、不受外部电源的影响，可靠性高。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种基于永磁接触器的大功率单元旁路装置，所述的旁路装置包括旁路开关，旁路开关的常开触点并联在所述功率单元的输出端两端。

本实用新型的旁路开关为永磁接触器，其常开触点km1-1并联在所述功率单元的输出端两端。

所述的旁路装置还包括永磁接触器驱动电路，所述的永磁接触器的合闸线圈km1由永磁接触器驱动电路驱动控制；

所述的永磁接触器驱动电路包括直流供电电源、第一二极管d1、限流电阻r1、永磁接触器的常闭触点km1-2、储能电容c1、第二二极管d2和igbtq1，由直流供电电源正极依次经过第一二极管d1、限流电阻r1、永磁接触器的常闭触点km1-2后连接在储能电容c1的正极端，直流供电电源的负极连接在储能电容c1的负极端；第二二极管d2与全控开关器件q1串联后并联在储能电容c1的两端，并且，第二二极管d2的负极连接在储能电容c1的正极端；永磁接触器的合闸线圈并联在第二二极管d2的两端。

进一步地，所述的全控开关器件q1为igbt。

进一步地，所述的直流供电电源的输入端连接220vac-2300vac的交流电源，输出电压输出400vdc直流电源，为永磁接触器驱动电路供电。

进一步地，所述的直流供电电源包括由输入端至输出端依次连接的桥式整流电路、lc滤波电路和flybuck电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的旁路开关采用永磁接触器，永磁接触器高达2500a的导通电流，以及高达3600v的额定工作电压，满足高压大功率功率单元的旁路要求，同时该接触器一旦吸合不能再电气分闸，需要手动分闸，降低故障率；

2、本实用新型的永磁接触器驱动电路是电容放电式永磁接触器驱动电路，使得永磁接触器驱动回路的功耗控制在5w之内，降低功耗；

3、本实用新型的永磁接触器驱动电路的设计由全控开关q1控制，同时电路中串联的永磁接触器的常闭触点km1-2能够在永磁接触器吸合时，断开外部电源，使电路不受外部电源的影响，可靠性高；

4、永磁接触器驱动电路的直流供电电源是一种高压ac-dc电源模块，电源满足供电需求，相比传统变压器，具有满足更高隔离电压的要求，满足小纹波电流的要求，并且体积更小。

附图说明

图1是本实用新型的变频器功率单元和旁路开关(接触器)电气图；

图2是本实用新型的永磁接触器驱动电路图；

图3是本实用新型的直流供电电源-高压ac-dc电源模块电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，是变频器的典型功率单元及其旁路开关的电气图，变频器的典型功率单元包括由输入端至输出端依次连接的的三相整流单元(二极管d11至d16构成)、直流电容c11、c12、逆变电路(igbt开关管q11至q14构成)；逆变电路的输出端a和b即是功率单元的输出端，在输出端a和b两端并联旁路开关km1的常开点km1-1。旁路开关km1一般用于高压级联型变频器，当单个功率单元故障时，将其旁路后，不影响其它功率单元的正常工作。

本实用新型的一种基于永磁接触器的大功率单元旁路装置中，旁路开关为永磁接触器km1，其常开触点km1-1并联在所述功率单元的输出端两端a和b。

所述的旁路装置还包括永磁接触器驱动电路，所述的永磁接触器的合闸线圈km1由永磁接触器驱动电路驱动控制。

如图2所示，所述的永磁接触器驱动电路包括直流供电电源、第一二极管d1、限流电阻r1、永磁接触器的常闭触点km1-2、储能电容c1、第二二极管d2和igbtq1，由直流供电电源正极依次经过第一二极管d1、限流电阻r1、永磁接触器的常闭触点km1-2后连接在储能电容c1的正极端，直流供电电源的负极连接在储能电容c1的负极端；第二二极管d2与全控开关器件q1串联后并联在储能电容c1的两端，并且，第二二极管d2的负极连接在储能电容c1的正极端；永磁接触器的合闸线圈并联在第二二极管d2的两端。所述的全控开关器件q1为igbt。

如图3所示，所述的直流供电电源的输入端连接220vac-2300vac的交流电源，输出电压输出400vdc直流电源，为永磁接触器驱动电路供电。所述的直流供电电源包括由输入端至输出端依次连接的桥式整流电路(二极管d21至d26构成)、lc滤波电路(电容c21、c22和电感l21、l22构成)和flybuck电路。

永磁接触器驱动电路的电气原理解释如下：

1)当旁路不动作时，全控开关器件q1不触发，q1断开，永磁接触器的合闸线圈km1不通电，不吸合；同时，直流供电电源400vdc经由第一二极管d1、限流电阻r1、永磁接触器的常闭触点km1-2后为储能电容c1充电；

2)当需要旁路动作时，全控开关器件q1触发，q1导通，永磁接触器的合闸线圈km1通电吸合，其常开触点km1-1闭合，将功率单元旁路；永磁接触器的合闸线圈km1导通后，可以由pwm信号不再对全控开关器件q1进行触发。永磁接触器km1仅在合闸时，进行通电，需要断开时，则需要手动断开。

当外部电源故障导致400vdc直流电源不能正常时，可以由储能电容c1为后面的电路提供供电电压，并且，此时，km1的常闭触点km1-2断开，直流供电电源的正极被断开，故障电源不会影响旁路开关的正常动作。

本实用新型的旁路开关采用永磁接触器，永磁接触器高达2500a的导通电流，以及高达3600v的额定工作电压，满足高压大功率功率单元的旁路要求，同时该接触器一旦吸合不能再电气分闸，需要手动分闸，降低故障率；

本实用新型的永磁接触器驱动电路是电容放电式永磁接触器驱动电路，使得永磁接触器驱动回路的功耗控制在5w之内，降低功耗；永磁接触器驱动电路的设计由全控开关q1控制，同时电路中串联的永磁接触器的常闭触点km1-2能够在永磁接触器吸合时，断开外部电源，使电路不受外部电源的影响，可靠性高；

本实用新型的永磁接触器驱动电路的直流供电电源是一种高压ac-dc电源模块，电源满足供电需求，相比传统变压器，具有满足更高隔离电压的要求，满足小纹波电流的要求，并且体积更小。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。