本发明专利技术涉及一种级联拓扑变频器及其旁路拓扑，该级联拓扑变频器包括主控制器及三相级联设置的若干功率单元，功率单元包括Ｈ逆变桥、主驱动模块，主控制器通过主驱动模块控制Ｈ逆变桥，旁路拓扑包括旁路控制器、与若干旁路驱动模块和若干接触器，其中，当存在功率单元发生故障时，所述主控制器将故障功率单元的故障状态发送至所述旁路控制器，所述旁路控制器通过相应的旁路驱动模块控制相应的接触器，所述相应的接触器将所述故障功率单元由正常状态切换至旁路状态。实施本发明专利技术的技术方案，由于整个过程不需要人工的参与，所以功率单元的故障能及时发现并将发生故障的功率单元快速地切换至旁路状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种级联拓扑变频器及其旁路拓扑。
技术介绍
随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频器不断地成熟 起来，特别是高压器件应用的可靠性还不是太高且价格昂贵的情况下，近年来人们通过低 压的功率单元级联的方式使这一问题得到了很好的解决，因此级联拓扑变频器应用的领域 和范围也越来越广泛，这使得高效、合理地利用能源(尤其是电能)成为了可能。图1是6kV输入6kV输出的级联拓扑变频器的结构示意图，该级联拓扑变频器包 括移相变压器Tll和三相级联设置的15个功率单元(Power Cell)，其中，每相由5个功率 单元级联输出，该5个低压的功率单元通过级联的方式输出高压。图2是图1中一个功率 单元的电路图，该功率单元包括H逆变桥，结合图1和图2，移相变压器Tll的一个副边绕组 的三相(U、V、W)输出电压经二极管整流桥整流为直流电压，然后，H逆变桥将该直流电压逆 变为交流电压。在级联拓扑变频器中，功率单元Al、A2、A3、A4、A5级联输出U相电压，即， 功率单元Al的第一级联端Vout_L(即H逆变桥的第一输出端)连接功率单元A2的第二级 联端Vout_N(即H逆变桥的第二输出端)，功率单元A2的第一输出端Vout_L连接功率单元 A3的第二级联端Vout_N，功率单元A3的第一级联端Vout_L连接功率单元A4的第二级联 端Vout_N，功率单元A4的第一输出端Vout_L连接功率单元A5的第二级联端Vout_N，功率 单元A5的第一级联端Vout_L输出该级联拓扑变频器的U相电压。同样地，级联设置的功 率单元Bi、B2、B3、B4、B5输出该级联拓扑变频器的V相电压，级联设置的功率单元Cl、C2、 C3、C4、C5输出该级联拓扑变频器的W相电压，所输出的三相电压为负载电机M供电。但在上述级联拓扑变频器中，若任意一个功率单元因发生故障而无输出时，将导 致整个变频器停机，由于变频器内功率单元的数目很多，单功率单元的故障率将导致整机 的故障率倍增，使变频器的可运行性降低。为使上述级联拓扑变频器可靠运行，现有技术的一般的做法是将断路器开关柜与 变频器并联，在变频器发生故障时，闭合断路器，用移相变压器的原边三相输入电压直接拖 动负载电机。但采用这种方式，由于用户需要先对变频器的故障作出反应，然后再拨动断路 器开关，显然切换时间太长，如故障发现不及时会导致负载电机的停转，对生产生活造成巨 大损失，同时会导致负载的功率因数降低，无法节能运行，这些缺陷是很多选用级联拓扑变 频器拖动负载电机的用户无法接受的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述变频器发生故障时旁路切换 时间过长的缺陷，提供一种旁路切换时间短的级联拓扑变频器的旁路拓扑。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是构造一种级联拓扑变频器的旁路拓 扑，所述级联拓扑变频器包括主控制器及三相级联设置的若干功率单元，所述功率单元包括H逆变桥、主驱动模块，所述主控制器通过所述若干功率单元的主驱动模块控制所述若 干功率单元的H逆变桥，所述旁路拓扑包括旁路控制器、与所述若干功率单元一一对应的 若干旁路驱动模块和若干接触器，其中，当存在功率单元发生故障时，所述主控制器将故障 功率单元的故障状态发送至所述旁路控制器，所述旁路控制器通过相应的旁路驱动模块控 制相应的接触器，所述相应的接触器将所述故障功率单元由正常状态切换至旁路状态。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述接触器为双开双闭接触器， 所述双开双闭接触器的两个常闭触头分别连接所述H逆变桥的第一输出端和所述功率单 元的第一级联端，所述双开双闭接触器的两个常开触头分别连接所述H逆变桥的第二输出 端和所述功率单元的第一级联端，所述H逆变桥的第二输出端连接所述功率单元的第二级 联端。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述接触器为一组互锁的常开接 触器和常闭接触器，所述常闭接触器的两个常闭触头分别连接所述H逆变桥的第一输出端 和所述功率单元的第一级联端，所述常开接触器的两个常开触头分别连接所述H逆变桥的 第二输出端和所述功率单元的第一级联端，所述H逆变桥的第二输出端连接所述功率单元 的第二级联端。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述旁路驱动模块包括三极管和 继电器，其中，所述三极管的基极连接所述旁路控制器的第一输出端，所述三极管的发射极 接地，所述三极管的集电极接所述继电器线圈的第一端，所述继电器线圈的第二端接高电 平，所述继电器开关的静触头接电源电压，所述继电器开关的第一动触头悬空，所述继电器 开关的第二动触头连接所述接触器线圈的第一端，所述接触器线圈的第二端接地。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，当存在功率单元发生故障时，所 述旁路控制器还通过相应的旁路驱动模块控制相应的接触器，所述相应的接触器将另外两 相中与所述故障功率单元级联排列序号相对应的功率单元由正常状态切换至旁路状态。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述旁路控制器和所述主控制器 整合为一个控制器。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述旁路控制器和所述若干旁路 驱动模块分别通过光纤连接。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，所述光纤为单根单向光纤、双根 单向光纤或单根双向光纤。在本专利技术所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑中，每一个旁路驱动模块分别和与其 对应的主驱动模块整合为一个驱动模块。本专利技术还构造一种级联拓扑变频器，包括以上所述的旁路拓扑。实施本专利技术的技术方案，旁路控制器在接收到主控制器所发送的功率单元的故障 状态后，通过旁路驱动模块控制接触器，使功率单元从正常状态切换至旁路状态，由于整个 过程不需要人工的参与，所以功率单元的故障能及时发现并将发生故障的功率单元快速地 切换至旁路状态，而不影响其它功率单元的级联导通状态，所输出的电压可继续为负载电 机供电，不会使负载电机因一个功率单元故障而停转，也不会发生功率因数降低而浪费电 能的情况。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是现有技术6kV输入6kV输出的级联拓扑变频器的结构示意图；图2是图1中一个功率单元的电路图；图3A是本专利技术级联拓扑变频器实施例一在正常状态下的逻辑图；图3B是本专利技术级联拓扑变频器实施例一在故障状态下的逻辑图；图4是本专利技术级联拓扑变频器的旁路拓扑中的旁路驱动模块实施例一的电路图；图5是本专利技术级联拓扑变频器的旁路拓扑中的接触器实施例一的电路图。具体实施例方式结合图3A和图3B，在本专利技术级联拓扑变频器的实施例一的逻辑图中，应当说明的 是，虽然图3A和图3B仅示出了主控制器100、旁路控制器400、一个功率单元310、及与该 功率单元310对应的旁路驱动模块510、接触器610，但本领域技术人员应当能理解，该级联 拓扑变频器除包括主控制器100外，还包括三相级联设置的若干功率单元，该级联拓扑变 频器的旁路拓扑除包括旁路控制器400外，还包括与所述若干功率单元一一对应的若干旁 路驱动模块和若干接触器。由于其它的功率单元及与其它功率单元一一对应的旁路驱动模 块、接触器与图3A和图3B中的功率单元310、旁路驱动模块510、接触器610的逻辑结构相 同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种级联拓扑变频器的旁路拓扑，所述级联拓扑变频器包括主控制器及三相级联设置的若干功率单元，所述功率单元包括Ｈ逆变桥、主驱动模块，所述主控制器通过所述若干功率单元的主驱动模块控制所述若干功率单元的Ｈ逆变桥，其特征在于，所述旁路拓扑包括旁路控制器、与所述若干功率单元一一对应的若干旁路驱动模块和若干接触器，其中，当存在功率单元发生故障时，所述主控制器将故障功率单元的故障状态发送至所述旁路控制器，所述旁路控制器通过相应的旁路驱动模块控制相应的接触器，所述相应的接触器将所述故障功率单元由正常状态切换至旁路状态。
【技术特征摘要】
一种级联拓扑变频器的旁路拓扑，所述级联拓扑变频器包括主控制器及三相级联设置的若干功率单元，所述功率单元包括H逆变桥、主驱动模块，所述主控制器通过所述若干功率单元的主驱动模块控制所述若干功率单元的H逆变桥，其特征在于，所述旁路拓扑包括旁路控制器、与所述若干功率单元一一对应的若干旁路驱动模块和若干接触器，其中，当存在功率单元发生故障时，所述主控制器将故障功率单元的故障状态发送至所述旁路控制器，所述旁路控制器通过相应的旁路驱动模块控制相应的接触器，所述相应的接触器将所述故障功率单元由正常状态切换至旁路状态。2.根据权利要求1所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑，其特征在于，所述接触器为双 开双闭接触器，所述双开双闭接触器的两个常闭触头分别连接所述H逆变桥的第一输出端 和所述功率单元的第一级联端，所述双开双闭接触器的两个常开触头分别连接所述H逆变 桥的第二输出端和所述功率单元的第一级联端，所述H逆变桥的第二输出端连接所述功率 单元的第二级联端。3.根据权利要求1所述的级联拓扑变频器的旁路拓扑，其特征在于，所述接触器为一 组互锁的常开接触器和常闭接触器，所述常闭接触器的两个常闭触头分别连接所述H逆变 桥的第一输出端和所述功率单元的第一级联端，所述常开接触器的两个常开触头分别连接 所述H逆变桥的第二输出端和所述功率单元的第一级联端，所述H逆变桥的第二输出端连 接所述功率单元的第二级联端。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩梦驹，马志军，宋凌锋，郑大鹏，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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