一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器制造技术

本实用新型专利技术属于中高压变频器控制技术，提出一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器，按相模块作为基本功率单元进行模块化设计、封装和接口，并设有一个及以上的在线备份相模块，由三个所述相模块组成整流桥，三个所述相模块组成逆变桥，一旦整流桥或逆变桥中所述相模块出现故障，在停电的状态下，用备份的相模块进行替换。所述故障相模块离线维修，返修合格后，作为备份相模块恢复在线运行，周而复始，循环使用。缩短了所述ACD五电平变频器因故修复时间，提高了生产效率并降低了因故带来的风险和安全隐患，具有一定的社会和经济效益显著。显著。显著。

【技术实现步骤摘要】
一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器


[0001]本技术属于中高压变频器控制技术，提出一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器，所述ACD是AC Drivers（交流驱动或交流多传动）的简称。所述中高压通常指的是电压等级为3.3kV、6kV等。

技术介绍

[0002]一些机械设备要求中途不能停机或停机时间近可能的短，例如，矿井提升机、高炉炉料卷扬机、大中型带式输送机、大中型矿井通风机，等等。传统的五电平变频器将功率器件IGBT装配于一个或两个散热器上，形成三相整流桥和三相逆变桥。因过电压、过电流等原因，功率器件IGBT等比较薄弱，出现故障或损坏的概率较高。如果变频器在使用中途出现故障，就得先查找并判定故障点，通过更换损坏的元器件将变频器修好，重新投入使用，造成因故停机的时间较长或不确定，将影响生产效率和人身安全；如果所损坏的元器件因备件短缺，或者，离线保存备件因保存不善或环境等因素造成备件特性下降，因故停机的时间将更长。例如，运送人员的矿井提升机在中途因故停机，提升容器中的乘员就被困在井筒中间，长时间的滞留，可能造成乘员情绪的躁动，安全隐患随停机的时长而增加；又如，具有高瓦斯的矿井通风系统，如果长时间停机，可能造成瓦斯突出，将直接威胁区域内工作人员的生命安全。
[0003]也有个别传统的五电平变频器将相中功率器件进行模块化设计和封装，但模块是离线备份，因储存和测试等条件的限制，备份模块的性能无法保障，经常发生用时才发现备用模块也不好用的情况，耽误变频器的修复时间。

技术实现思路

[0004]为了克服传统的五电平变频器因故修复时间不确定的缺点，本技术提出一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器。
[0005]本技术采取以下技术方案完成其技术目的：
[0006]一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器，ACD五电平变频器具有作为基本功率单元进行模块化设计、封装和接口的若干个相模块；所述相模块由相主回路和相触发器组成，作为相互可替代的基本功率单元；所述相主回路具有与所述相触发器一同封装于可移动拆装的抽屉或组件中的上桥臂、下桥臂以及实现有源钳位的IGBT组成；其中上桥臂由IGBT
11
、IGBT
12
、IGBT
21
、IGBT
22
串联而成；下桥臂由IGBT
31
、IGBT
32
、IGBT
41
、IGBT
42
串联而成；实现有源钳位的IGBT由IGBT
51
、IGBT
52
和IGBT
61
、IGBT
62
组成；所述的上桥臂、下桥臂以及实现有源钳位的IGBT紧固于一个散热器上；所述相主回路中，IGBT
11
、IGBT
12
、IGBT
21
、IGBT
22
、IGBT
31
、IGBT
32
、IGBT
41
、IGBT
42
按发射极
‑
集电极依次进行串联，IGBT
51
、IGBT
52
、IGBT
61
、IGBT
62
也按发射极
‑
集电极依次进行串联，IGBT
51
的集电极与上桥臂的IGBT
12
的发射极、IGBT
21
的集电极连接在一起，IGBT
62
的发射极与下桥臂的IGBT
32
的发射极、IGBT
41
的集电极连接在一起，形成典型的有源中性点钳位的五电平电路；所述相主回路形成四个动力端子：“+E、~、
‑
E、
0”，分别是：所述上桥臂IGBT
11
的集电极出线端子为“+E”，IGBT
22
的发射极与所述下桥臂IGBT
31
的集电极相连后出线端子为“~”，所述下桥臂IGBT
42
的发射极出线端子为
“‑
E”，用于有源钳位IGBT
52
的发射极和IGBT
61
的集电极串联后出线端子为“0”。所述相触发器的触发信号线分别连至所述IGBT的栅极，它们是：上桥臂的四只IGBT和下桥臂的四只IGBT以及实现有源钳位的四只IGBT，为所述IGBT提供触发信号；相电容Cf的一端与上桥臂IGBT
21
的发射极、IGBT
22
的集电极相连，另一端与下桥臂IGBT
31
的发射极、IGBT
32
的集电极相连。
[0007]三个所述的相模块组成整流桥；三个所述的相模块组成逆变桥，同时设有至少一个用以替代整流桥或逆变桥的相模块作为在线备份相模块；一旦整流桥或逆变桥有相模块出现故障，将备份的相模块替代故障的相模块，所述ACD五电平变频器可在最短的时间内恢复运行。将故障的相模块退出，离线进行维修，故障的相模块返修合格后作为备份相模块及时恢复在线待机运行，循环使用。
[0008]所述整流桥由三个相模块和一个整流桥控制器组成，将三个所述相主回路的“~”端子通过母排或动力电缆分别与网侧三个输入端子相连，形成所述ACD五电平变频器的三个输入端；将对应的三个所述相触发器的光纤端口通过光纤与所述整流桥控制器光纤端口相连接，所述相触发器接收来自所述整流桥控制器的控制信号，并将所述整流桥的运行参数包括故障信息传递给所述整流桥控制器，确保所述整流桥的安全运行。
[0009]同样，所述逆变桥由三个相模块和一个逆变桥控制器组成，将三个所述相主回路的“~”端子通过母排或动力电缆分别与电机侧三个输出端子相连，形成所述ACD五电平变频器的三个输出端；将对应的三个所述相触发器的光纤端口通过光纤与所述逆变桥控制器光纤端口相连接，所述相触发器接收来自所述逆变桥控制器的控制信号，并将所述逆变桥的运行参数包括故障信息传递给所述整流桥控制器，确保所述整流桥的安全运行。
[0010]所述在线备份相模块至少为一个，所述“+E”、
“‑
E”和“0”为层叠母排的三极，通过所述层叠母排将所述整流桥和逆变桥以及所述在线备份相模块的“+E”、
“‑
E”和“0”三极联接在一起，形成所述具有在线备份相模块的ACD五电平变频器的直流母排+E、
‑
E和0三极，使得所述备份相模块能够处于在线待机状态。
[0011]所述在线备份相主回路端子“~”、“0”和相触发器的光纤端口均处于闲空状态，所述具有在线备份相模块的ACD五电平变频器运行过程中，确保所述在线备份相模块处于在线待机状态，具备能够随时替补故障相模块的能力。
[0012]所述整流桥或逆变桥中所述相模块一旦出现故障，在停电状态下，用所述备份相模块取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有在线备份相模块的ACD五电平变频器，其特征在于：ACD五电平变频器具有作为基本功率单元进行模块化设计、封装和接口的若干个相模块；所述相模块由相主回路和相触发器组成，作为相互可替代的基本功率单元；所述相主回路具有与所述相触发器一同封装于可移动拆装的抽屉或组件中的上桥臂、下桥臂以及实现有源钳位的IGBT组成；其中上桥臂由IGBT
11
、IGBT
12
、IGBT
21
、IGBT
22
串联而成；下桥臂由IGBT
31
、IGBT
32
、IGBT
41
、IGBT
42
串联而成；实现有源钳位的IGBT由IGBT
51
、IGBT
52
和IGBT
61
、IGBT
62
组成；所述的上桥臂、下桥臂以及实现有源钳位的IGBT紧固于一个散热器上；所述相主回路中，IGBT
11
、IGBT
12
、IGBT
21
、IGBT
22
、IGBT
31
、IGBT
32
、IGBT
41
、IGBT
42
按发射极
‑
集电极依次进行串联，IGBT
51
、IGBT
52
、IGBT
61
、IGBT
62
也按发射极
‑
集电极依次进行串联，IGBT
51
的集电极与上桥臂的IGBT
12
的发射极、IGBT
21
的集电极连接在一起，IGBT
62
的发射极与下桥臂的IGBT
32
的发射极、IGBT
41
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑孝平，袁小贺，
申请(专利权)人：洛阳源创电气有限公司，
类型：新型
国别省市：