电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统，涉及电压源型多电平变频器拓扑结构技术领域。本实用新型专利技术有一整流变压器，整流变压器输出端对应连接有三个脉波整流电路，每一个脉波整流电路通过一预充电电路连接一具有公共直流电压中点的逆变器，三个具有公共直流电压中点逆变器对应连接三相交流电机的A、B、C三相；三相交流电机的每一相与具有公共直流电压中点的逆变器之间串联一切换开关，其中一个切换开关连接具有公共直流电压中点的逆变器的直流电压中点；三个所述的具有公共直流电压中点的逆变器连接外部控制电路。实现了变频器自冗余运行，提高了变频器在工业应用中的安全系数。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统，涉及电压源型多电平变频器拓扑结构
。本技术有一整流变压器，整流变压器输出端对应连接有三个脉波整流电路，每一个脉波整流电路通过一预充电电路连接一具有公共直流电压中点的逆变器，三个具有公共直流电压中点逆变器对应连接三相交流电机的A、B、C三相；三相交流电机的每一相与具有公共直流电压中点的逆变器之间串联一切换开关，其中一个切换开关连接具有公共直流电压中点的逆变器的直流电压中点；三个所述的具有公共直流电压中点的逆变器连接外部控制电路。实现了变频器自冗余运行，提高了变频器在工业应用中的安全系数。【专利说明】电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统
本技术涉及电压源型多电平变频器拓扑结构
，具体是一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统。
技术介绍
工业生产中对一些重要传动部位的安全性要求很高，要求实现不间断运行或者仅能短时间停机，因此，为防止因传动装置故障而影响生产，系统多采用变频器冗余配置方案。通过变频器冗余配置方案虽然提高了系统运行的安全系数，但是系统投资过大，需多增加了一套变频器及一套切换柜。而且由于设备数量的增加，需要更充足的安装空间，从而进一步增加了土建及安装成本。因此，如何根据变频器自身结构特点提高变频器冗余运行能力，以保证传动系统不会因变频器个别开关器件的损坏而导致瘫痪，成为工业生产中需解决的一个实际问题，特别是在对安全性及设备空间都要求严格的应用环境中。
技术实现思路
为了解决传统电压源型多电平变频器因单个桥臂故障而无法正常运行的问 题，本技术提供一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑电路，实现了变频器自冗余运行，提高了变频器在工业应用中的安全系数。 本技术是以如下技术方案实现的:一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统，包括整流变压器，整流变压器输出端对应连接有三个脉波整流电路，每一个脉波整流电路通过一预充电电路连接一具有公共直流电压中点的逆变器，三个具有公共直流电压中点逆变器对应连接三相交流电机的A、B、C三相；其特征在于:三相交流电机的每一相与具有公共直流电压中点的逆变器之间串联一切换开关，其中一个切换开关连接具有公共直流电压中点的逆变器的直流电压中点；三个所述的具有公共直流电压中点的逆变器连接外部控制电路。 其进一步是:所述的具有公共直流电压中点的逆变器采用NPC 3H桥级联型逆变器；所述的脉波整流电路采用由两个6脉波整流器构成的12脉波整流装置。 所述的预充电电路由电阻和开关并联组成。 所述的切换开关采用单刀双掷开关。 本技术的有益效果是:对于具有公共直流电压中点的电压源型多电平变频器，采用本拓扑电路后，不仅能够满足变频器三相电压输出驱动三相电机的正常运行模式，而且能够保证变频器在仅有单相桥臂故障时，通过将相应电机相直接与变频器直流电压中点相连，以变频器两相输出驱动三相电机方式实现全载半速运行，提高了变频传动系统在工业应用中的安全系数，杜绝了因变频器单相故障而严重影响工业生产情况的出现。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术电路图， 图2本技术的一种实施例电路图， 图3是变NPC 3H桥级联型五电平变频通过自身开关器件实现自冗余运行的联接电路， 图4是将本技术应用到煤矿主通风传动控制系统图。 图中:1、整流变压器，2、脉波整流电路，3、预充电电路，4、具有公共直流电压中点的逆变器，5、切换开关，6、三相交流电机，7、直流电压中点，8、电容，9、IGBT, 10、二极管， 11、变频传动系统，12、对旋式轴流通风机，13、主风道。 【具体实施方式】 如图1所示，一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统，包括整流变压器1，整流变压器I输出端对应连接有三个脉波整流电路2，每一个脉波整流电路2通过一预充电电路3连接一具有公共直流电压中点的逆变器4，三个具有公共直流电压中点逆变器4对应连接三相交流电机的A、B、C三相；三相交流电机的每一相与具有公共直流电压中点的逆变器之间串联一切换开关5，其中一个切换开关5连接具有公共直流电压中点的逆变器的直流电压中点7 ;三个所述的具有公共直流电压中点的逆变器连接外部控制电路。 如图2所示，NPC 3H桥级联型五电平变频器为例，对本技术具体介绍。具有公共直流电压中点的逆变器采用NPC 3H桥级联型逆变器；脉波整流电路采用由两个6脉波整流器构成的12脉波整流装置。预充电电路由电阻和开关并联组成。切换开关QS1、QS2、QS3均采用单刀双掷开关。NPC 3H桥级联型五电平逆变器通过模式切换开关连接至电机，正常的全载全速运行模式下切换开关QS1、QS2、QS3工作于位置I。全载半速自冗余运行模式下，NPC 3H桥级联型五电平逆变器A相桥臂故障时QSl工作于位置11，切换开关QS2、QS3工作于位置I，即可保证三相交流电机A相与NPC 3H桥级联型五电平逆变器的直流电压中点直通，从而实现NPC 3H桥级联型五电平逆变器B、C两相输出驱动三相交流电机以全载半速方式运行。同理，NPC 3H桥级联型五电平逆变器B相桥臂故障时切换开关QS2工作于位置II，切换开关QSl、QS3工作于位置I ;NPC 3H桥级联型五电平逆变器C相桥臂故障时切换开关QS3工作于位置II，切换开关QS1、QS2工作于位置I。 图3为通过变频器自身开关器件实现变频器自冗余运行的连接电路，为描述方便此处仅给出了变频器逆变部分到电机的连接电路，该方式下需保证矩形框内开关器件是未损坏的。电容8对整流后的电源进行滤波、稳压，两个二极管10和四个IGBT9构成二极管钳位型(NPC)逆变桥。正常全载全速运行模式下，变频器三相桥臂开关器件正常工作。全载半速自冗余运行模式下，变频器A相桥臂故障时，变频器A相桥臂矩形方框内开关器件一直工作于开通状态，变频器B、C两相桥臂开关器件正常工作，即可保证三相交流电机A相与直流电压中点直通，从而实现变频器B、C两相输出驱动三相交流电机以全载半速方式运行。同理，变频器B相桥臂故障时，变频器B相桥臂矩形方框内开关器件一直工作于开通状态，变频器A、C两相桥臂开关器件正常工作；变频器C相桥臂故障时，变频器C相桥臂灰色方框内开关器件一直工作于开通状态，变频器A、B两相桥臂开关器件正常工作。 本技术以外加切换开关冗余模式和变频器自身开关器件冗余模式，实现变频器两相输出驱动三相负载电机实现全载半速应急运行需求。变频器自身开关器件冗余模式下，变频器输出电压为电机线电压，仅需保证变频器两相电压输出互差60°电角度且电机三相电压平衡即可实现电机的正常运行；由于该模式下变频器由三相相电压输出改为两相线电压输出，使电机相电压幅值降为原来的一半，而变频器输出电流能力不变，从而可以保证电机满足全载半速运行。对于变频器控制部分，在变频器自冗余运行模式下仅需保证变频器正常工作的两相桥臂输出电压由互差120°电角度变为互差60°电角度，即可保证三相电机以全载半速模式正常运行。 采用具有公共直流中点的电压源型多电平变频器自冗余拓扑电路的变频传动系统，应用于煤矿主通风传动控制系统的实例如图4所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统，包括整流变压器，整流变压器输出端对应连接有三个脉波整流电路，每一个脉波整流电路通过一预充电电路连接一具有公共直流电压中点的逆变器，三个具有公共直流电压中点逆变器对应连接三相交流电机的A、B、C三相；其特征在于：三相交流电机的每一相与具有公共直流电压中点的逆变器之间串联一切换开关，其中一个切换开关连接具有公共直流电压中点的逆变器的直流电压中点；三个所述的具有公共直流电压中点的逆变器连接外部控制电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵峰，吴玮，
申请(专利权)人：王贵峰，吴玮，
类型：新型
国别省市：江苏;32