具有“逆变颠覆”故障保护的SCR有源逆变器制造技术

一种具有“逆变颠覆”故障保护的ＳＣＲ有源逆变器，它是由快速切断开关、直流电抗器、ＳＣＲ逆变器、驱动控制电路一起构成的系统，可用于大功率电动机的内反馈斩波调速装置中，完全消除了“逆变颠覆”时损坏元件问题，可以保证ＳＣＲ有源逆变器在受到干扰而“逆变颠覆”时迅速得到保护，在被保护后恢复工作，保证了逆变器的连续运行。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，它是由快速切断开 关、直流电抗器、SCR逆变器、驱动控制电路一起构成的系统，可用于大功率电动机的内反 馈斩波调速装置中，属环保节能领域。
技术介绍
目前，内反馈斩波调速装置中，大多采用由SCR组成的有源逆变器。公知的SCR的有源逆 变器的构造是由直流电抗器、SCR元件，经适当连接组合而成。将SCR有源逆变器用于内反馈 斩波调速装置中，其作用是将输入的直流电能重新变换为交流电能输出到电动机的一个附加 绕组，从而达到能量回收的目的。但是，用SCR元件制作的有源逆变器，固有一个逆变颠覆 的问题，当逆变颠覆时，SCR元件流过大电流，造成SCR和其它元件的损坏，所以可靠性 低，危害大，是SCR有源逆变器的最大问题。
技术实现思路
为了克服瑰有SCR有源逆变器固有的逆变颠覆造成的危害，本技术提供一种具有 逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，它由快速切断开关(由IGBT元件与其它元件构成)、 直流电抗器、SCR有源逆变器、和驱动电路组成。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是在金属柜内安装一个冷却用的风道， 在风道内安装铝散热器，在一块散热器的表面，除了安装逆变器的SCR元件外，(整流器元件 也在此散热器上)，安装一只IGBT开关及其相关的元件。直流输入的(+)极经过直流电抗器、 传感器后，与IGBT的集电极连接，IGBT的发射极与SCR逆变器的输入(+)极连接，SCR逆变器 的(_)极输入端与直流电源的(-)极连接，IGBT开关的驱动电路有一个快速过电流检测和浪涌 吸收电路。当逆变颠覆时，逆变器流过大电流被过电流检测电路检测，然后控制IGBT开 关切断故障电流并持续关闭1秒钟，这样就保护了SCR和其它元件免受损坏。此外，当IGBT 关断时，其集电极与发射极间，必然产生浪涌，由吸收电路将浪涌吸收，起到保护IGBT的作 用。本技术的效果是，完全消除了 逆变颠覆时损坏元件问题，可以保证SCR有源逆变 器在受到干扰而逆变颠覆时迅速得到保护，在被保护1秒钟后自动恢复工作，保证了逆 变器的连续运行。以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。 图l是本技术的主电路原理图。 图2是本技术的驱动电路原理图。 图3是本技术实施例的结构正面图。图中(l).直流输入端子，(2).电流传感器,(3).吸收电容器(941C12W1K)， (4).电阻(75 欧姆/50W)， (5). IGBT元件(FD800R1700K), (6).吸收电容器，(7).驱动电路PCB(印刷线路板)， (8).直流电抗器(2mH)， (9).逆变器(MTC800/24可控硅模块)，(IO).逆变器输出端子具体实施方式在附图说明图1中，直流电抗器(8)的一端连接到输入端子，直流电抗器(8)的另一端与IGBT(5)的 集电极、二极管(包含在IGBT模块内)的阳极、电阻(4)的一端连接,二极管的阴极与电阻(4) 的另一端及吸收电容(6)的(+)极连接，IGBT的发射极、吸收电容(6)的阴极、SCR逆变器的(+) 极输入端电连接，吸收电容(3)连接在IGBT的发射极与二极管的阴极间，SCR逆变器的(-)极输 入端与输入端子(l)电连接，逆变器(9)的每只SCR元件的控制极与阴极依次与驱动电路(7)PCB 的连接器A2、 A3电连接。IGBT的集电极、栅极、发射极与驱动电路(7)PCB的A4连接器连接， 传感器的输出与驱动电路(7)PCB的A1连接器连接,逆变器的输出连接到端子(IO)。吸收电容(6)的电容量按下式计算OLX (I+U) X1()3(微法)，式中I一逆变器最大工作直流电流，U一逆变器输入直流电压最大值，L一直流电抗器(8)的电感量mH,电容器的额定电压取逆变器 输入直流电压最大值的80%。在图2中，驱动电路PCB(7)的连接器A1的1、 2、 3与外部同步电压连接，A1的1、 2、 3分别 与电阻R50、 R51、 R52,电位器RP1、 RP2、 RP3，电阻R53、 R54、 R55串联后与U1的1、 2、 18 脚连接，逆变器的驱动信号由集成电路U1产生，U1的型号是TC787A， Ul的13、 14、 15、 16脚 分别经过电容C16、 C17、 C18、 C19接地，Ul的17、 3脚分别与电源的正、负极连接，Ul的12、 10、 8、 9、 7、 11脚分别经过电阻R2、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8接到晶体管Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6(型号IRF350)的基极，晶体管Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、 Q6的集电极与脉冲变压器T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6连接，脉冲变压器T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6的副边经过二极管一电阻网络、 连接器A2、 A3依次与逆变器(9)的6只SCR元件的控制极电连接。快速切断开关IGBT的驱动信号 由集成电路U6(型号HCPL-316J)产生，U6的14、 11、 16脚经过R59、 D26和R61、连接器A4的1、 3、 5脚依次与IGBT(5)的集电极、栅极、发射极电连接。连接器A4的6、 7、 8脚依次与隔离直 流电源的OV端、(-)5V端、(+)15V端连接。连接器A1的6、 7、 11脚依次与外部控制电源(+) 15V、(+)24V、 GND连接。连接器A1的9、 IO脚是故障信号输出，与外部PLC的一个输入端子连接，连 接器A1的5、 12脚与外部PLC的一个输出端子连接，作为外部控制的输入端。电流传感器(2)的 输出线与连接器A1的8、 12脚连接，经过电阻R13、 R12、 R10连接到U5的2脚，过电流的检测由 集成电路U5(型号LM393)实现,U5的1脚输出过流信号，经过电阻R19H:22网络与U3的1脚连接。 U5的5、 6脚与电阻R15、 R16、 R18电容C11 、 C21组成的网络连接，U5的7脚与上拉电阻R20、 U3的6脚连接。U3的10、 11脚与U2的2、 6、 8、 12脚连接，U2的3、 4、 10、 11脚与U1的5脚连接， 过电流时封锁U1的信号输出。U3的10、 11脚经过电阻网络R65、 R66与U7的1号脚连接，U7的2 号脚与电阻电容R67(2MQ)、 C37(0. luf)、 D27网络连接，U7的8、 10、 12与U6的1号脚连接使 U6得到驱动信号。U7的4脚经过电容C38(0. luf)电阻R68(10K)网络与U7的5脚连接，U7的6脚与 U6的5脚连接，使U6获得一个复位脉冲。U6的14脚经过电阻R59、二极管D26与快速切断开关IGBT 的集电极连接，U6的6脚与晶体管Q8的基极连接，Q8的集电极经过电阻R63与晶体管Q7的基极 连接，Q7的集电极与连接器A1的5脚连接。在图3中，插片散热器(11)表面上安装3只SCR模块(9)(每只模块含有2只SCR元件)、IGBT 模块(5)、吸收电容(6)、传感器(2)、电阻(4)及(其它整流元件)，IGBT元件(5)的集电极与 二极管阳极都连接到传感器(2)，吸收电容(3)的一端、吸收电容(6)的(-)极与IGBT的发射极、 二极管的阴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有“逆变颠覆”故障保护的ＳＣＲ有源逆变器，在金属柜内，直流电抗器、传感器、快速切断开关、有源逆变器、驱动电路板顺序电连接，其特征是：输入端（１）的“＋”极经直流电抗器（８）与传感器（２）的一端电连接，传感器的另一端与快速切断开关ＩＧＢＴ（５）的集电极、二极管阳极、电阻（４）的一端电连接，电阻（４）的另一端、二极管阴极与吸收电容（６）的“＋”极电连接，吸收电容（６）的“－”极、ＩＧＢＴ的发射极、逆变器（９）的“＋”极输入端电连接，吸收电容（３）的两端分别与ＩＧＢＴ的发射极及二极管的阴极连接，逆变器（９）的６只ＳＣＲ元件的控制极、阴极依次与驱动电路（７）ＰＣＢ的Ａ２、Ａ３连接器连接，逆变器（９）的“－”极输入端与输入端（１）的“－”极电连接，逆变器的输出端是（１０）。

【技术特征摘要】
1.一种具有“逆变颠覆”故障保护的SCR有源逆变器，在金属柜内，直流电抗器、传感器、快速切断开关、有源逆变器、驱动电路板顺序电连接，其特征是输入端(1)的“+”极经直流电抗器(8)与传感器(2)的一端电连接，传感器的另一端与快速切断开关IGBT(5)的集电极、二极管阳极、电阻(4)的一端电连接，电阻(4)的另一端、二极管阴极与吸收电容(6)的“+”极电连接，吸收电容(6)的“-”极、IGBT的发射极、逆变器(9)的“+”极输入端电连接，吸收电容(3)的两端分别与IGBT的发射极及二极管的阴极连接，逆变器(9)的6只SCR元件的控制极、阴极依次与驱动电路(7)PCB的A2、A3连接器连接，逆变器(9)的“-”极输入端与输入端(1)的“-”极电连接，逆变器的输出端是(10)。2. 根据权利要求1所述的具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，其特征是用可 控硅模块组成有源逆变器，可控硅模块的型号是MTC800/24。3. 根据权利要求1所述的具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，其特征是直流 电抗器(8)的一端连接到输入端子，直流电抗器(8)的另一端与IGBT(5)的集电极、二极管的 阳极、电阻(4)的一端连接，直流电抗器的电感量是2mH。4. 根据权利要求1所述的具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，其特征是用IGBT 元件组成快速切断开关，IGBT元件的型号是FD800R17K, IGBT中的二极管的阳极与IGBT 的集电极连接，电阻(4)与二极管并联，电阻的规格是75欧姆/50W，吸收电容(6)的+ 极与二极管的阴极电连接，吸收电容(3)紧靠IGBT的发射极及二极管的阴极安装，吸收电 容(3)的型号是941C12W1K。5. 根据权利要求1所述的具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，其特征是电容(6)采用电解电容器，电容量按下式计算C-LX (I + U) 2X103微法，式中I是逆变器最大工作直流电流，U是逆变器输入直流电压最大值，L是直流电抗器(8)的电感量， 单位是mH，电容器的额定电压取逆变器输入直流电压最大值的80%。6. 根据权利要求1所述的具有逆变颠覆故障保护的SCR有源逆变器，其特征是用传 感器(2)来测量逆变器颠覆时的故障电流，传感器的规格是TKC300EKB，传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：
申请(专利权)人：赵金荣，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]