本发明专利技术公开了一种变频器，所述变频器包括功率单元、隔离变压器、旁路接触器和高压开关，其中：功率单元的个数为N；旁路接触器的个数为X；高压开关的个数为X，N、X、N/X均为正整数，且X＞1。所述旁路接触器用于对所述N/X个功率单元进行旁路，所述N/X个功率单元两端并联一个旁路接触器，在每组的功率单元或相应隔离变压器正常工作时，旁路接触器处于断开状态；当其中一组的功率单元或相应隔离变压器发生故障时，旁路接触器闭合，同时在相应的隔离变压器与高压母线之间的高压开关断开，以使主回路连通。采用本发明专利技术的变频器装置和方法，极大地提高了整个系统的允许故障率。而且，在发生故障时，系统可以全载运行，无需降容使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业电气传动领域，尤其涉及一种变频器以及变频器控制方法。
技术介绍
在当前的工业电气传动领域中，高压变频器的结构大都以单元串联方式为主，因为这种类型的拓扑结构能够极大地改善输出波形，实现完美的无谐波输出。如图1所示，以每相六个功率单元(A1-A6、B1-B6、C1_C6)串联的系统为例，所述功率单元与三相高压电源(如图中所示的6kV三相交流电源)的母线连接，因此每相可以得到十三个不同的电压等级，并且，利用脉宽调制实现功率单元的叠波输出。三相功率单元之间采用“Y”型接法，“Y”型连接的中性点接地，从而得到可变频率的三相高压电源。图2所示为图1的高压变频器的电路拓扑结构，所有单元由一个隔离变压器202 供电。该隔离变压器202的二次绕组共有十八组抽头，每组抽头输出三相交流电压，为十八个功率单元A1-A6、B1-B6、C1-C6供电。功率单元串联后，输出频率可变的叠波电压，实现对电机203的调速。但是，这种结构的变频器存在一个问题当某个功率单元出现故障，或者隔离变压器202出现故障，那么变频器会立即整体停止运行，导致电机203失去电源而停机，这对整个系统冲击会很大。例如，在电机拖动的罐笼应用中，如果发生突然的停机，会使罐笼中的工作人员会感到不适。目前有一种“单元旁路”的技术方案来解决这个问题。“单元旁路”的原理图如图 3所示，当某个功率单元发生熔断器故障、过热或IGBT故障而不能继续工作时，该功率单元及其另外两相相应位置上的功率单元将自动旁路。例如当A3单元故障时，则A3、B3、C3单元一起旁路，此时Ql Q4封锁输出，可控硅k导通，支路Ll和支路L2通过DPl DP4 二极管桥导通，以保证变频器连续工作，并发出旁路告警。但是“单元旁路”不能满足提升机系统的可靠性需求，问题在于1、首先，功率单元旁路本身就是一种有缺陷的运行方式。因为变频器处在降容运行状态，会导致磁密降低，从而引起电机发热增加，所以上述方案不能作为长期的运行方式，最终还需要停机后解决故障。实际应用中，没有一台设备能够长期以旁路方式运行；2、在一些情况下，功率单元无法成功地旁路。例如功率单元的电路板的供电电源通过变压器取A、C两相交流电，但如果A、C两相的熔断器发生故障，则功率单元的电路板无法获得供电，此时无法控制可控硅进行旁路。类似地，例如如果功率单元内部的IGBT、电容等具有导电材料的器件发生故障，此时功率单元的电路板也可能遭到破坏，从而无法保证旁路的完成。另外，“单元旁路”本身也具有缺点单元逆变环节(即图3中的逆变桥DI1-DI6， Ql Q4)是长期与旁路环节(即图3中的可控硅元件部分)同时并联运行的，因此极有可能因为可控硅器件的损坏而引起逆变桥的故障，从而使整个功率单元“瘫痪”，这是因为可控硅是以工频为基础设计的，所以可控硅不能承受长期的高频电压的侵蚀。所以，有必要设计一种新型的高可靠性高压变频器，以便将整个系统的运行风险大大降低。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种停机时间更短的变频器装置， 以便使变频器所驱动的系统更可靠地运行。本专利技术提供的变频器包括功率单元、隔离变压器、旁路接触器和高压开关，其中 功率单元的个数为N ；旁路接触器的个数为X ；高压开关的个数为X，N、X、N/X均为正整数， 且X> 1。所述功率单元以“Y”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次侧连接，“Y”型连接的中性点接地，“Y”型连接的三相分别与三相高压母线连接，与每相高压母线连接的功率单元均由N/3个功率单元串联形成。所述隔离变压器用于连接高压母线与功率单元，所述N个功率单元分为X组，每组包括N/X个功率单元，所述N/X个功率单元包括平均分布于三相中的功率单元，每相中包括N/(3XX)个功率单元，在每组中的N/X个功率单元通过一个隔离变压器与功率单元的输入端相连。所述高压开关用于连接隔离变压器和高压母线，每个隔离变压器通过一个高压开关与高压母线相连。所述旁路接触器用于对每组的N/X个功率单元进行旁路，所述N/X个功率单元两端并联一个旁路接触器，在每组的功率单元或相应隔离变压器正常工作时，旁路接触器处于断开状态；当其中一组的功率单元或相应隔离变压器发生故障时，旁路接触器闭合，同时在相应的隔离变压器与高压母线之间的高压开关断开。优选地，N为18，X为2，所述变频器包括十八个功率单元、第一隔离变压器、第二隔离变压器。其中，所述功率单元以“Y”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次侧连接，“Y”型连接的中性点接地，“Y”型连接的三相分别与三相高压母线连接，与每相连接的功率单元均为六个功率单元串联形成；所述隔离变压器用于连接高压母线与功率单元，所述十八个功率单元分为两组，每组包括九个功率单元，所述九个功率单元包括平均分布于三相中的功率单元，每相中包括三个功率单元，在每组中的九个功率单元通过一个隔离变压器与功率单元的输入端相连。优选地，N为27，X为3，所述变频器包括二十七个功率单元、第一隔离变压器、第二隔离变压器、第三隔离变压器。其中，所述功率单元以“Y”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次侧连接，“Y”型连接的中性点接地，“Y”型连接的三相分别与三相高压母线连接，与每相连接的功率单元均为九个功率单元串联形成；所述隔离变压器用于连接高压母线与功率单元，所述二十七个功率单元分为三组，每组包括九个功率单元，所述九个功率单元包括平均分布于三相中的功率单元，每相中包括三个功率单元，在每组中的九个功率单元通过一个隔离变压器与功率单元的输入端相连。优选地，所述变频器为矢量控制变频器，所述矢量控制变频器还包括连接在每个功率单元和相应的隔离变压器之间的电抗器，所述电抗器作为能量回馈时的负载和滤波元件。本专利技术还提供了一种变频器控制方法，所述变频器包括功率单元、隔离变压器、旁路接触器和高压开关，其中功率单元的个数为N ；旁路接触器的个数为X ；高压开关的个数为X，N、X、N/X均为正整数，且X > 1，所述功率单元以“Y”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次侧连接，“Y”型连接的中性点接地，“Y”型连接的三相分别与三相高压母线连接，与每相连接的功率单元均为N/3个功率单元串联形成；所述隔离变压器用于连接高压母线与功率单元，所述N个功率单元分为X组，每组包括N/X个功率单元，所述 N/X个功率单元包括平均分布于三相中的功率单元，每相中包括N/(3XX)个功率单元，在每组中的N/X个功率单元通过一个隔离变压器与功率单元的输入端相连；所述高压开关用于连接隔离变压器和高压母线，每个隔离变压器通过一个高压开关与高压母线相连；所述旁路接触器用于对每组的N/X个功率单元进行旁路，所述N/X个功率单元两端并联一个旁路接触器，所述方法包括以下步骤a.检测各串联功率单元以及相应隔离变压器的工作状态；b.当其中一组的功率单元或隔离变压器的工作状态为故障状态时，闭合与出现故障的串联功率单元并联的旁路接触器，同时将相应的隔离变压器与高压母线之间的高压开关断开。优选地，所述变频器包括十八个功率单元、第一隔离变压器、第二隔离变压器，其中，所述功率单元以“Y”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种变频器，其特征在于，所述变频器包括功率单元、隔离变压器、旁路接触器和高压开关，其中：功率单元的个数为Ｎ；旁路接触器的个数为Ｘ；高压开关的个数为Ｘ，Ｎ、Ｘ、Ｎ／Ｘ均为正整数，且Ｘ＞１，所述功率单元以“Ｙ”型接法连接，并且功率单元的输入端与隔离变压器的二次侧连接，“Ｙ”型连接的中性点接地，“Ｙ”型连接的三相分别与三相高压母线连接，与每相高压母线连接的功率单元均由Ｎ／３个功率单元串联形成；所述隔离变压器用于连接高压母线与功率单元，所述Ｎ个功率单元分为Ｘ组，每组包括Ｎ／Ｘ个功率单元，所述Ｎ／Ｘ个功率单元包括平均分布于三相中的功率单元，每相中包括Ｎ／（３×Ｘ）个功率单元，在每组中的Ｎ／Ｘ个功率单元通过一个隔离变压器与功率单元的输入端相连；所述高压开关用于连接隔离变压器和高压母线，每个隔离变压器通过一个高压开关与高压母线相连；所述旁路接触器用于对每组的Ｎ／Ｘ个功率单元进行旁路，所述Ｎ／Ｘ个功率单元两端并联一个旁路接触器，在每组的功率单元或相应隔离变压器正常工作时，旁路接触器处于断开状态；当其中一组的功率单元或相应隔离变压器发生故障时，旁路接触器闭合，同时在相应的隔离变压器与高压母线之间的高压开关断开。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜心林，殷鹏，刘继平，
申请(专利权)人：北京合康亿盛变频科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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