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)、及放電管觸發控制電路(25)；所述接觸器(22)的觸點兩端、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；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(K1)；所述放電管觸發控制電路(25)包括變壓器(T2)、第二控制開關(K2)、及脈沖信號發生器(251)。該電路能夠有效的保證變頻器安全可靠的運行，并在功率單元(21)出現故障時可以被有效的旁路。
【專利說明】
功率單元旁路電路
【技術領域】
[0001]本實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，屬于高壓變頻調速裝置的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]單元串聯型高壓變頻器的每一相都是由多個(如3個)功率單元串聯而成，可以實現冗余功能，例如某一相的某個功率單元因為故障退出運行，則此功率單元將自動旁路，變頻器仍可繼續運行，此時此相的輸出由其余2個功率單元承擔，采取自動平衡技術后，輸出線電壓可維持在90%以上，仍可滿足額定運行工況。
[0003]現階段國內高壓變頻器使用的旁路技術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，容易誤導通，造成過流故障，影響變頻器穩定性。另外，圖2是在圖1所示的可控硅旁路的基礎上進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逆變時誤導通的問題，但是當電網波動時，仍會對可控硅SCR的穩定性造成影響。
[0005]接觸器旁路，國內接觸器旁路主要采用兩種方式，一種如圖3所示，接觸器KMl并聯在功率單元輸出側。由于接觸器KMl響應時間長，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常閉觸點串聯在功率單元輸出的一個支路上，常開觸點并聯于功率單元輸出側。但是該電路在接觸器KMl動作期間，觸點兩端有極高的電壓，會損傷接觸器KMl。
實用新型內容
[0006]鑒于以上內容，本實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有技術中存在的不足，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)、及放電管觸發控制電路(25);所述接觸器(22)的觸點兩端、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；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(Kl)，其中，所述線圈工作電源(Tl)串聯第一控制開關(Kl)后，連接到接觸器(22)的線圈(KM)兩端；所述放電管觸發控制電路(25)包括變壓器(T2)、第二控制開關(K2)、及脈沖信號發生器(251)，其中，所述變壓器(T2)的初級串聯第二控制開關(K2)連接到脈沖信號發生器(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)并聯在接觸器(22)的觸點兩端。
[0009]進一步地，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(Kl)連接接觸器(22)的線圈(KM)。
[0010]相較于現有技術，本實用新型設計的功率單元旁路電路(2)抗干擾性能強，能夠有效抑制過大電壓變化率(dv/dt)和電網波動的影響，且在旁路動作時，接觸器(22)的觸點兩端不會產生極高的電壓，防止損傷接觸器(22)。進一步地，功率單元(21)中的電容不會被充電而導致電壓過高。因此，該電路能夠有效的保證變頻器安全可靠的運行，并在功率單元(21)出現故障時可以被有效的旁路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為現有技術中可控硅旁路電路原理圖；
[0012]圖2為現有技術中另一種可控娃芳路電路原理圖；
[0013]圖3為現有技術中接觸器旁路電路原理圖；
[0014]圖4為現有技術中另一種接觸器旁路電路原理圖；
[0015]圖5為本實用新型第一實施例中的功率單元旁路電路原理圖；
[0016]圖6為本實用新型第二實施例中的功率單元旁路電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖5所示，一實施例中，本實用新型的功率單元旁路電路2主要應用于變頻器中，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與放電管觸發控制電路25構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的觸點兩端(如第一觸點端221、第二觸點端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。在第一實施例中，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Kl，其中，所述線圈工作電源Tl串聯第一控制開關Kl后，連接到接觸器22的線圈KM兩端。具體而言，本實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Kl為控制繼電器，所述第一控制開關Kl的一組常開觸點串聯在接觸器控制線圈回路中。
[0020]所述的放電管觸發控制電路25包括變壓器T2、第二控制開關K2、及脈沖信號發生器251，其中，所述變壓器T2的初級串聯第二控制開關K2連接到脈沖信號發生器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K2為控制繼電器，所述第二控制開關K2的一組常開觸點串聯在變壓器T2的低壓側(變壓器T2的初級)。
[0021]在第一實施例中，所述脈沖信號發生器251僅在接觸器22觸點從斷開到接通的轉換期間有脈沖輸出，通過變壓器T2觸發放電管23。
[0022]進一步地，如圖6所示，在第二實施例中，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并聯在接觸器22的觸點兩端(如第一觸點端221、第二觸點端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、雙向瞬態電壓抑制二極管等。
[0023]下面結合附圖5和6和上述實施例對本實用新型進一步舉例進行描述。
[0024]如圖5所示，在第一實施例中，當變頻器檢測到功率單元21出現故障需要進行旁路時，變頻器控制板發出指令閉合第一控制開關K1、第二控制開關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高壓側產生高壓信號，放電管23導通，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的觸點兩端產生極高的電壓，損傷接觸器22。
[0025]當接觸器22完全閉合后，K2關斷，放電管23關斷。此時，旁路電流通過接觸器22構成旁路回路，以便功率單元21中的電容不會被充電而導致電壓過高，從而有效保證變頻器的運行安全。
[0026]進一步地，如圖6所示，在第二實施例中，當變頻器檢測到功率單元21出現故障需要進行旁路時，變頻器控制板發出指令閉合第一控制開關K1、第二控制開關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高壓側產生高壓信號，放電管23導通，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]當接觸器22完全閉合后，K2關斷，放電管23關斷。此時，旁路電流通過接觸器22構成旁路回路，以便功率單元21中的電容不會被充電而導致電壓過高，從而有效保證變頻器的運行安全。
[0028]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的詳細說明，不能認定具體實施只局限于這些說明。對于所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
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)、及放電管觸發控制電路(25)； 所述接觸器(22)的觸點兩端、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； 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0(1),其中，所述線圈工作電源(11)串聯第一控制開關￠1)后，連接到接觸器(22)的線圈(瞞兩端；及 所述放電管觸發控制電路(25)包括變壓器(12)、第二控制開關￠2)、及脈沖信號發生器(251),其中，所述變壓器(12)的初級串聯第二控制開關￠2)連接到脈沖信號發生器(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.根據權利要求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)并聯在接觸器(22)的觸點兩端。
3.根據權利要求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￠1)連接接觸器(22)的線圈(瞞。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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￠1)為控制繼電器，所述第一控制開關￠1)的一組常開觸點串聯在接觸器控制線圈回路中。
7.根據權利要求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￠2)為控制繼電器，所述第二控制開關￠2)的一組常開觸點串聯在變壓器(12)的低壓側。
8.根據權利要求1至3其中之一所述的功率單元旁路電路，其特征在于，所述脈沖信號發生器(251)在接觸器(22)觸點從斷開到接通的轉換期間輸出脈沖，通過變壓器(12)觸發放電管(23)。
9.根據權利要求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.根據權利要求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 優先權日:2014年7月30日
【發明者】姜圳, 范家閂 申請人:深圳市科陸變頻器有限公司