一种级联型高压变频器旁通处理方法技术

本发明专利技术公开了一种级联型高压变频器旁通处理方法，包括以下步骤：1）变频主控制系统检测到某一模块旁通类故障时，停止此模块输出，并触发旁通，同时将相应级数的其他两相旁通，保持输出三相线电压平衡，相位角不变；2）当再次发生不同相但不同级数的另一模块旁通类故障时，停止另一模块输出，并触发旁通。同时将与另一模块同相的旁通模块停止旁通，恢复电压输出，保持输出三相线电压平衡，相位角不变。本发明专利技术通过查询表的方法，选择性的控制“健康”功率单元的旁通状态，来保证提供功率输出的三相功率单元数量相等，从而达到三相电压输出平衡的目的。同时，采用查询表的方法后，尽量降低了功率单元故障对整个变频器系统电压输出能力的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压大功 率变频器，更具体的说，涉及一种单元串联型高压大功 率变频器，提供了一种当一个或多个功率单元故障时的旁通处理方法。
技术介绍
单元串联型高压变频器已经成为高压变频器领域的一类重要产品，该结构的变频 器采用若干个独立的PWM变频功率单元串联的方式，以实现多电平高压输出，改善输出电 压波形。变频器输入采用多副边的移相多重化隔离变压器，给每个功率单元分别供电的同 时达到谐波抵消，改善输入电流波形，提高输入功率因数的目的。该变频器还可以通过控制 系统将故障功率单元自动旁路，使变频器在一个或多个功率单元故障的情况下还能满载或 降额运行，大大提高了系统的可靠性。但是，正常运行时三相功率单元的输出指令是均衡的，当有一个或多个功率单元 因故障而处于旁路运行状态时，会造成变频器三相输出不平衡。目前，为了解决故障功率单 元旁通运行时输出平衡的问题，较多采用的方法是将与故障功率单元同一级的另外两相功 率单元一起旁通，达到三相输出电压平衡的目的。但是这种方法牺牲了正常功率单元的输 出能力，降低了变频器的出力。以m级串联级联型高压变频器为例，当有一个功率单元故障时，采用上述旁通处 理方法，则输出电压变为额定电压的(m-l)/m;若有两个不同级的功率单元故障，则变频器 将处于只有m-2级功率单元串联运行的状态，输出电压仅为额定电压的(m-2)/m，此时变频 器的带负荷能力大大降低，在某些场合下甚至会导致输出过流而停机。
技术实现思路
鉴于上述原因，本专利技术的目的是提供一种新的旁通处理方法，使得当级联型高压 变频器因功率单元故障而旁通运行时，仍然能够维持较高的输出电压和负载能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，在有功率单元故障而旁通运行时，保 证三相输出平衡的同时，最大程度的减少“健康”功率单元的旁通数量，降低故障功率单元 旁通运行对变频器出力的影响。，包括以下步骤1)某个功率单元i出现故障，自动封锁输出，并触发旁路装置，保证其他“健康”功 率单元的电气连接；2)变频主控系统读取故障功率单元状态信息，置位对应功率单元的旁通标志，并 查询其他功率单元的旁通标志；3)若其他功率单元均正常运行，则主控系统控制与故障单元同级的其他两相功率 单元输出零电压，其他功率单元均正常运行，保证三相输出电压平衡，电压输出能力降低1/ m, m为功率单元总级数；4)若其他功率单元有某个功率单元j已有旁通故障，并处于旁通运行状态，则通过预先设定的查询表判断该单元是否与新故障单元同相；5)若果i与j同相，则按步骤3处理，此时系统中有两级共6个功率单元处于旁通 运行状态，电压输出能力降低2/m ；6)若i与j不同相，则重新打开与功率单元i同级且与功率单元j同相的“健康” 功率单元，其他单元工作状态不变，此时系统中只有3个功率单元处于旁通运行状态，有效 旁通级数为1，电压输出能力降低1/m。前述的级联型高压变频器旁通处理方法，其特征在于通过增大三相每个功率 单元输出电压给定的方法来提高系统输出电压，使故障后的电压输出能力不降低或少降 低，具体方法是，当变频器有效旁通级数为η时，正常工作功率单元输出电压指令调整为Υ' = :πΓ^η"*ν, (V' <Vmax)，其中V为ιΕ常运行时功率单元输出电压指令，V'为旁通故障后主控系统提高功率单元输出电压指令，Vmax为功率单元最大输出电压指令，当V'大于Vmax 时，功率单元输出电压指令取vmax。本专利技术通过查询表的方法，选择性的控制“健康”功率单元的旁通状态，来保证提 供功率输出的三相功率单元数量相等，从而达到三相电压输出平衡的目的。同时，采用查询 表的方法后，尽量降低了功率单元故障对整个变频器系统电压输出能力的影响，尤其当有 多个功率单元故障时，此方法的优势更加明显。附图说明图1级联高压变频器功率单元电路结构图；图2级联高压变频器构成示意图；图3普通旁通处理方法原理图；图4查询表旁通处理方法原理图；图5功率单元被旁通后，通过增大每个功率单元电压给定的方法来提高系统输出 电压的原理图；图6本专利技术的一个实施例流程图。 具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步描述 本专利技术通过判断相位和模块级数，达到输出电压平衡最优输出的控制方法，适用 于单元模块串联型变频器，单个模块具有输出单相交流电压功能和故障旁通功能，包括以 下步骤(1)变频主控制系统检测到某一模块旁通类故障Ax_ERR时，停止Ax模块输出， 并触发旁通，同时将相应级数的其他两相Bx，Cx旁通，保持输出三相线电压平衡，相位角不 变；(2)当再次发生不同相但不同级数的模块旁通类故障By_ERR时，停止By模块输 出，并触发旁通。同时将与By同相的旁通模块停止旁通，恢复电压输出，保持输出三相线电 压平衡，相位角不变，同时保证每一相的旁通模块个数相同，其他没有旁通的模块保持正常 输出。图1为变频器系统的构成示意图，以6级6KV为例，变频器三相分别由6级功率单 元串联组成，每个功率单元均由控制机箱控制，功率单元与控制机箱之间控制信号采用光 纤隔离。图2为功率单元主电路结构图，由二极管整流、直流滤波、IGBT逆变桥、可控硅旁 路四部分组成。功率单元正常时，旁路部分可控硅关断，IGBT逆变桥为功率传输提供回路。 功率单元故障时，IGBT逆变桥关断，旁路可控硅导通，旁路部分为功率传输提供回路，此时 该故障功率单元输出电压为0V。变频器正常运行时，三相功率单元均正常工作，主控系统控制三相的功率单元输 出幅值相同，相位互差120电角度的电压。当某个功率单元工作出现异常时，将采用如下方 法保证三相输出的平衡以及最大限度地降低故障对输出电压幅值的影响(一 )、仅有一个功率单元故障1)故障功率单元IGBT逆变桥关闭，旁通可控硅导通，旁通回路工作以保证上下级 功率单元的电气连接；2)主控系统监控功率单元状态，将与故障功率单元同级的另外两相功率单元的输 出电压指令置零，以保证三相电压输出平衡；3)主控系统根据当前运行频率以及旁通运行级数，最大限度提高其余各级“健康” 功率单元的输出电压指令，以提高三相电压输出。以A4功率单元故障为例，如图四所示，A4单元旁通运行，B4及C4单元输出0电 压，保证三相输出电压平衡；其余“健康”功率单元输出电压相位不变，幅值提高，如图三所 示。此时，变频器5级功率单元串联运行，三相输出电压平衡，并且最大限度的保持了输出 电压幅值。( 二)、两级或更多功率单元故障当变频器故障功率单元数大于等于2时，变频器采用查询表的方式进行旁通管 理，选择性的将“健康”功率单元输出电压指令置零，在保证三相输出电压平衡的前提下尽 量减少输出零电压的“健康”功率单元数量故障功率单元旁通运行，主控系统查询其它功率单元运行状态，若变频器已处于 旁通运行状态，则主控系统判断新故障单元所在级是否已经处于旁通运行状态若已经处 于旁通运行状态，则不进行处理；若不处于旁通运行状态，则重新恢复与新故障单元同相的 输出零电平的“健康”功率单元的电压指令，其余功率单元维持原运行状态不变。因此，通过查询表的旁通管理方式，当两个不同相且不同级的功率单元故障时，仅 有一个“健康”功率单元输出零电压，减少了功率单元故障时电压输出的降低。以A4、B2功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联型高压变频器旁通处理方法，其特征在于，包括以下步骤：１）某个功率单元ｉ出现故障，自动封锁输出，并触发旁路装置，保证其他“健康”功率单元的电气连接；２）变频主控系统读取故障功率单元状态信息，置位对应功率单元的旁通标志，并查询其他功率单元的旁通标志；３）若其他功率单元均正常运行，则主控系统控制与故障单元同级的其他两相功率单元输出零电压，其他功率单元均正常运行，保证三相输出电压平衡，电压输出能力降低１／ｍ，ｍ为功率单元总级数；４）若其他功率单元有某个功率单元ｊ已有旁通故障，并处于旁通运行状态，则通过预先设定的查询表判断该单元是否与新故障单元同相；５）若果ｉ与ｊ同相，则按步骤３处理，此时系统中有两级共６个功率单元处于旁通运行状态，电压输出能力降低２／ｍ；６）若ｉ与ｊ不同相，则重新打开与功率单元ｉ同级且与功率单元ｊ同相的“健康”功率单元，其他单元工作状态不变，此时系统中只有３个功率单元处于旁通运行状态，有效旁通级数为１，电压输出能力降低１／ｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：霍利杰，李冰，钱诗宝，丁明进，张裕峰，胡炫，
申请(专利权)人：国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84