一种高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统技术方案

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及级联型高压变频器的
，具体是一种级联型高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统。
技术介绍
目前国内IOkV电动机进行变频调速时，采用最多的是级联型(功率模块串联型) 高压变频器。如图1所示，级联型高压变频器主要由移相多绕组整流变压器T、功率模块组 (Al A8、Bl B8、Cl C8)和控制系统组成。输入侧由移相多绕组变压器T将IOkV高压电降压至740V给每个功率模块供电，移相多绕组变压器T的副边绕组分为3大组，根据电压等级和模块串联级数，一般由36、42和48脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形(网侧电压电流谐波指标满足IEEE519-1992和GB/T4549-93的要求)。使其负载下的网侧功率因数接近1，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性，使每个功率模块的主回路相对独立，类似常规低压变频器，便于采用现有的成熟技术。功率模块为基本的交一直一交逆变电路，三相交流电通过整流侧a、b、c接入二极管三相整流桥，直流侧的电容C起到稳压和滤纹波的作用，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM 控制，可得到单相交流输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。功率模块的作用是将740V/50HZ交流电变换至工况所需电压和频率的交流电。由于级联型变频器所带负载绝大部分是大功率风机和水泵。对于这些大惯性负载，在进行变频调速的降速调节时，电动机将处于发电机状态(电动机转子磁链转速快于定子磁链转速)；因为高压变频器功率模块采用二极管不控整流，直流侧能量无法回馈电网， 如果降速过快，会因拖动系统的能量回馈过快而引起而功率模块直流侧过电压。由于元器件和控制的分散性，以及功率模块直流电容相互隔开，因此很容易造成各个单元电容电压不均衡的情况(即导致功率模块的过压)，而现有技术中的相关解决方案，从成本、器件控制复杂程度以及功耗等角度考虑，都不适用于级联型高压变频器。如何解决上述技术问题，是本领域的技术难题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可防止在大功率风机和水泵等大惯性负载在降速调节时发生功率模块的过压的级联型高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统。为解决上述技术问题，本技术提供了一种级联型高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统，其包括移相多绕组整流变压器T、连接于该移相多绕组整流变压器T的副边绕组上的三个功率模块组Al A8、B1 B8、C1 C8和CPU单元；各功率模块组包括多个功率模块；各功率模块包括不控制整流单元、直流滤波电容C和单相桥式逆变器；不控制整流单元的交流输入端与所述移相多绕组整流变压器T的副边绕组相连，不控3制整流单元的直流输出端与所述直流滤波电容C的正负极、单相桥式逆变器的直流电源端相连；同组的各功率模块中的单相桥式逆变器的交流输出端依次串联；所述单相桥式逆变器包括左、右逆变桥臂，各逆变桥臂包括上、下IGBT模块，各IGBT模块的栅极与所述CPU 单元相连；在同一功率模块中，各上IGBT模块的发射极接下IGBT模块的集电极，各上IGBT 模块的集电极接所述直流滤波电容C的正极，各下IGBT模块的发射极接所述直流滤波电容 C的负极，左逆变桥臂中的上、下IGBT模块Tl、T2的接点和右逆变桥臂中的上、下IGBT模块T3、T4的接点构成交流输出端；各功率模块中的单相桥式逆变器的交流输出端设有与所述CPU单元相连的电流互感器，直流滤波电容C的正、负极之间设有与所述CPU单元相连的电压传感器。当所述CPU单元测得一功率模块中的所述直流滤波电容C两端的电压即电容电压 Udc大于一欠压值Ul并小于一次过压值Uh2时，CPU单元以正常的PWM脉冲正常驱动该功率模块中的各IGBT模块；当测得一功率模块中的所述电容电压ud。小于所述欠压值队，或大于一过压值Uh3，则CPU单元封锁该功率模块组中的各单相桥式逆变器中的各IGBT模块；当测得一功率模块中的所述电容电压ud。小于所述过压值Um，并大于一次过压值Uh2，同时若 CPU单元通过所述电流互感器测得该功率模块中的单相桥式逆变器的交流侧有电流流入左逆变桥臂，则CPU单元控制该功率模块中的所述左逆变桥臂中的上、下IGBT模块Tl、T2分别截止和导通，同时控制各功率模块中的所述右逆变桥臂中的上、下IGBT模块T3、T4分别导通和截止；直至测得所述电容电压ud。小于一设定允许值Uh2，且大于所述欠压值队时，CPU 单元以正常的PWM脉冲正常驱动该功率模块中的各IGBT模块。所述欠压值Ul为电容电压正常值Udc的0. 6-0. 8倍，电容电压正常值Udc为所述移相多绕组整流变压器T的副边绕组输出电压的1. 35倍，所述设定允许值Um为所述电容电压正常值Udc的1. 05-1. 15倍，所述次过压值Uh2为所述电容电压正常值Udc的1. 16-1. 25 倍，所述过压值Uh3为所述电容电压正常值Udc的1. 26-1. 35倍。进一步，所述各功率模块中的单相桥式逆变器的交流输出端设有旁路单元，该旁路单元包括与所述单相桥式逆变器的交流输出端相连的整流电路、设于该整流电路的直流输出端的可控硅；该可控硅的门极与所述CPU单元相连；当测得一功率模块中的所述电容电压Ud。小于所述欠压值UL，或大于一过压值Uh3，则CPU单元封锁该功率模块组中的各单相桥式逆变器中的各IGBT模块，同时控制所述可控硅导通，以旁路该功率模块。进一步，当测得一功率模块中的所述电容电压ud。小于所述欠压值队，或大于一过压值 3时，则CPU单元在封锁该功率模块组中的各IGBT模块的同时，或采用三相对称旁路方式控制其余各相的功率模块组中的相应个数的功率模块旁路，或采用中性点偏移方式控制中性点产生相应的偏移。所述三个功率模块组Al A8、Bl B8、Cl C8分别构成级联型高压变频器的 A、B、C三相，每一相由功能结构相同的多个功率模块叠加而成。控制每个功率模块的输出情况(控制各逆变桥输出的电压为正、负还是零以及相应功率模块输出的时间的长短)，经叠加后就可以得到一个接近正弦的多阶梯波。所述正常的PWM脉冲是指CPU单元通过控制各相上的功率模块生产三相接近正弦的多阶梯波，该三相接近正弦的多阶梯波适于驱动大功率电动机M。本技术具有积极的效果(1)本技术的级联型高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统工作时，当测得一功率模块中的所述电容电压ud。小于所述欠压值UL，或大于一过压值Uh3，则CPU单元封锁该功率模块组中的各单相桥式逆变器中的各 IGBT模块；当测得一功率模块中的所述电容电压ud。小于所述过压值Uh3，并大于一次过压值Uh2，同时若CPU单元通过所述电流互感器测得该功率模块中的单相桥式逆变器的交流侧有电流流入左逆变桥臂，则CPU单元控制该功率模块中的所述左逆变桥臂中的上、下IGBT 模块Tl、T2分别截止和导通，同时控制各功率模块中的所述右逆变桥臂中的上、下IGBT模块T3、T4分别导通和截止；直至测得所述电容电压ud。小于一设定允许值UH1，且大于所述欠压值队时，CPU单元以正常的PWM脉冲正常驱动各功率模块中的各IGBT模块。所述控制方法可防止在大功率风机和水泵等大惯性负载在降本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高压变频器的不控制整流单元的直流过压控制系统，其特征在于：包括：移相多绕组整流变压器（Ｔ）、连接于该移相多绕组整流变压器（Ｔ）的副边绕组上的三个功率模块组（Ａ１～Ａ８、Ｂ１～Ｂ８、Ｃ１～Ｃ８）和ＣＰＵ单元；各功率模块组包括多个功率模块；各功率模块包括：不控制整流单元、直流滤波电容（Ｃ）和单相桥式逆变器；不控制整流单元的交流输入端与所述移相多绕组整流变压器（Ｔ）的副边绕组相连，不控制整流单元的直流输出端与所述直流滤波电容（Ｃ）的正负极、单相桥式逆变器的直流电源端相连；同组的各功率模块中的单相桥式逆变器的交流输出端依次串联；所述单相桥式逆变器包括：左、右逆变桥臂，各逆变桥臂包括：上、下ＩＧＢＴ模块，各ＩＧＢＴ模块的栅极与所述ＣＰＵ单元相连；在同一功率模块中，各上ＩＧＢＴ模块的发射极接下ＩＧＢＴ模块的集电极，各上ＩＧＢＴ模块的集电极接所述直流滤波电容（Ｃ）的正极，各下ＩＧＢＴ模块的发射极接所述直流滤波电容（Ｃ）的负极，左逆变桥臂中的上、下ＩＧＢＴ模块（Ｔ１、Ｔ２）的接点和右逆变桥臂中的上、下ＩＧＢＴ模块（Ｔ３、Ｔ４）的接点构成交流输出端；各功率模块中的单相桥式逆变器的交流输出端设有与所述ＣＰＵ单元相连的电流互感器，直流滤波电容（Ｃ）的正、负极之间设有与所述ＣＰＵ单元相连的电压传感器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许箴，杨振宇，
申请(专利权)人：江苏省电力公司常州供电公司，
类型：实用新型
国别省市：32