防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的名稱為防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路。屬于電機(jī)調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】。旨在解決現(xiàn)有繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻器在調(diào)速過程中高壓電網(wǎng)驟停引起電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)高能釋放產(chǎn)生高壓導(dǎo)致斬波器損壞的問題。它的主要特征是：在斬波器二端并聯(lián)的大功率保護(hù)可控硅和BOD保護(hù)模塊；可控硅的陰極連接絕緣柵雙極型晶體管的E極，可控硅的陽極連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，可控硅的觸發(fā)極連接BOD保護(hù)模塊的門極觸發(fā)端；BOD保護(hù)模塊負(fù)端連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，BOD保護(hù)模塊正端連接絕緣柵雙極型晶體管的E極。本實(shí)用新型具有改造方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電機(jī)調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及電機(jī)調(diào)速裝置，尤其是一種高壓交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置早期屬于串級(jí)調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】，隨著電力電子器件的發(fā)展升壓斬波模型的提出使得轉(zhuǎn)子變頻得到了快速的發(fā)展。
[0003]目前高壓繞線式電動(dòng)機(jī)使用的轉(zhuǎn)子變頻裝置都是采用升壓斬波電路為基礎(chǔ)，通過控制IGBT占空比實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。轉(zhuǎn)子變頻主回路升壓斬波器主要采用英飛凌科技公司生產(chǎn)的FD800R#KE3-B2或ABB公司生產(chǎn)的5SNE0800M#0100耐壓等級(jí)為1700V (3300V)的IGBT模塊(斷路器結(jié)構(gòu))。在轉(zhuǎn)子變頻裝置調(diào)速過程中，由于高壓電網(wǎng)驟停引起的電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)高能量釋放產(chǎn)生高電壓時(shí)有發(fā)生，這種超過IGBT模塊耐壓等級(jí)的瞬態(tài)高壓很容易使IGBT模塊擊穿而損壞。在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子變頻保護(hù)回路中大多采用直流分壓檢測(cè)電路來判斷過電壓，當(dāng)檢測(cè)電壓超過設(shè)定值后輸出一個(gè)高電平信號(hào)到控制器PLC輸入口，PLC迅速輸出轉(zhuǎn)全速或者停機(jī)命令控制接觸器分合，切除斬波器。但由于轉(zhuǎn)子側(cè)瞬態(tài)高壓尖峰的上升率很大、電壓上升很快以及PLC的響應(yīng)速度以及接觸器的動(dòng)作速度受到限制，在還未來得及切除主回路時(shí)IGBT模塊已受到高壓沖擊而損壞，這類瞬態(tài)高壓常常先將升壓二極管反向擊穿，使升壓電容存儲(chǔ)的巨大能量通過IGBT模塊卸放，從而引起IGBT模塊燒壞。這種采用分壓檢測(cè)電路判斷過電壓方法顯然難起到保護(hù)斬波器作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的主要是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有的交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速控制裝置在電網(wǎng)驟停時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)瞬態(tài)高壓尖峰的上升率大、保護(hù)不及時(shí)、IGBT模塊受到高壓沖擊易損壞的問題。本實(shí)用新型涉及到的主回路具有改造方便、成本低、延長IGBT模塊使用壽命、并不影響設(shè)備正常運(yùn)行等特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路，它包含電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、邏輯切換接觸器、水阻起動(dòng)單元、三相橋式不可控整流單元、續(xù)流電抗器、由絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成的斬波器、儲(chǔ)能電容、平波電抗器、三相有源逆變器、熔斷器、傳感器等，其特征在于:還包括在斬波器二端并聯(lián)的大功率保護(hù)可控硅和BOD保護(hù)模塊；所述可控硅的陰極連接絕緣柵雙極型晶體管的E極，可控硅的陽極連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，可控硅的觸發(fā)極連接BOD保護(hù)模塊的門極觸發(fā)端；所述BOD保護(hù)模塊負(fù)端連接絕緣柵雙極型晶體管的C極，BOD保護(hù)模塊正端連接絕緣柵雙極型晶體管的E極。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的絕緣柵雙極型晶體管的型號(hào)為KP800A/1500V，保護(hù)電壓等級(jí)為1700V ;或型號(hào)為KP800A/3000V，保護(hù)電壓等級(jí)為3300V。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的BOD保護(hù)模塊中IGBT模塊由5只P3100E瞬變電壓抑制二極管、分壓電阻串聯(lián)組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯(lián)有均壓電阻，分壓電阻上連接有觸發(fā)電路，保護(hù)耐壓等級(jí)為1700V，實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)功能；或由10只P310E瞬變電壓抑制二極管、分壓電阻串聯(lián)組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯(lián)有均壓電阻，分壓電阻上連接有觸發(fā)電路，保護(hù)耐壓等級(jí)為3300V。
[0008]本實(shí)用新型在實(shí)施過程中不需對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)子變頻主回路器件進(jìn)行調(diào)整，只用在斬波器或絕緣柵雙極型晶體管二端并聯(lián)一只可控硅VT和BOD保護(hù)模塊即可。
[0009]本實(shí)用新型的保護(hù)原理是當(dāng)轉(zhuǎn)子變頻在運(yùn)行過程中高壓電網(wǎng)驟停時(shí)主回路電壓瞬間超過瞬變電壓抑制二極管反向擊穿電壓使BOD保護(hù)模塊動(dòng)作，從而快速觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，將瞬態(tài)過電壓施加在其他電氣元件上，進(jìn)而保護(hù)斬波器或絕緣柵雙極型晶體管。
[0010]由于本實(shí)用新型設(shè)計(jì)采用了上述技術(shù)方案，有效解決了現(xiàn)有高壓繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置在高壓電網(wǎng)驟停時(shí)瞬態(tài)高壓尖峰上升率大，PLC還未來得及動(dòng)作時(shí)斬波器或絕緣柵雙極型晶體管受到高壓沖擊易損壞的問題。該實(shí)用新型涉及的技術(shù)已經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)試用驗(yàn)證，其結(jié)果表明它與現(xiàn)有技術(shù)比較具有結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用、有效保護(hù)斬波器或絕緣柵雙極型晶體管延長其壽命等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種繞線式交流電動(dòng)機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的主回路圖。
[0012]圖2為BOD保護(hù)模塊原理圖。
[0013]圖3為絕緣柵雙極型晶體管端子圖。
[0014]圖中各標(biāo)號(hào)為:邏輯切換接觸器KM1-4、水阻起動(dòng)單元YQ、三相橋式不可控整流單元ZL、續(xù)流電抗器L1、儲(chǔ)能電容C、平波電抗器L2、三相有源逆變器NB、熔斷器FU、傳感器CG、大功率保護(hù)可控硅VT、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、升壓二極管D。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型主回路包括電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組M、邏輯切換接觸器KM1-4、水阻起動(dòng)單元YQ、三相橋式不可控整流單元ZL、續(xù)流電抗器L1、斬波器、儲(chǔ)能電容C、平波電抗器L2、三相有源逆變器NB、熔斷器FU1-3、傳感器CG、大功率保護(hù)可控硅VT、BOD保護(hù)模塊、絕緣柵雙極型晶體管IGBT、升壓二極管D?？煽毓鑆T的陰極連接IGBT模塊的E極，可控硅的陽極連接IGBT模塊的C極，可控硅VT的觸發(fā)極連接BOD保護(hù)模塊的門極觸發(fā)端g，BOD保護(hù)模塊(_)端連接絕緣柵雙極型晶體管IGBT的C極，BOD保護(hù)模塊(+ )端連接絕緣柵雙極型晶體管IGBT的E極。
[0017]如圖2所示，本實(shí)用新型所采用的BOD保護(hù)模塊由5只P3100E瞬變電壓抑制二極管TVS1~TVS5串聯(lián)組成，每只TVS管的保護(hù)電壓為300V，串聯(lián)后保護(hù)電壓增為1500V。電阻R1-R5為均壓電阻，確保直流電壓均分到5只TVS管上，使每只TVS管承受的電壓相同。分壓電阻R8上連接有由二極管D1、D2及電阻R9構(gòu)成的觸發(fā)電路。
[0018]轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路中接觸器KM2和KM3吸合，KMl和KM4分?jǐn)?，此時(shí)轉(zhuǎn)子變頻裝置處于調(diào)速狀態(tài)，在正常情況下電阻R8 二端的壓降小于可控硅VT門極觸發(fā)電壓VGT，此時(shí)可控硅無法導(dǎo)通。
[0019]在轉(zhuǎn)子變頻裝置調(diào)速過程中出現(xiàn)高壓電網(wǎng)驟停產(chǎn)生瞬態(tài)高壓尖峰超過BOD保護(hù)模塊保護(hù)值時(shí)，如圖2所示的瞬變電壓抑制二極管TVS1~TVS5將被瞬間反向擊穿導(dǎo)通，此時(shí)電阻R6-8承受瞬態(tài)高壓，電阻R8 二端的電壓超過可控硅VT門極觸發(fā)電壓VGT從而迅速導(dǎo)通可控硅VT，將過電壓施加在其他電氣元件上，從而保護(hù)斬波器，可控硅持續(xù)導(dǎo)通直到電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)能量完全釋放后自動(dòng)截止。
[0020]如圖3所示，為IGBT模塊端子圖，端子G為門極觸發(fā)端，端子E為絕緣柵雙極型晶體管發(fā)射極，端子C為絕緣柵雙極型晶體管集電極，端子C2為反向二極管陰極，端子E2為反向二極管陽極。
【權(quán)利要求】
1.一種防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路，它包含電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、邏輯切換接觸器(KM1-4)、水阻起動(dòng)單元(YQ)、三相橋式不可控整流單元(ZL)、續(xù)流電抗器(L1)、由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)構(gòu)成的斬波器、儲(chǔ)能電容(C)、平波電抗器(L2)、三相有源逆變器(NB)、熔斷器、傳感器(CG)，其特征在于:還包括在斬波器二端并聯(lián)的可控硅(VT)和BOD保護(hù)模塊；所述可控硅(VT)的陰極連接絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的E極，可控硅(VT)的陽極連接絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的C極，可控硅(VT)的觸發(fā)極連接BOD保護(hù)模塊的門極觸發(fā)端(g);所述BOD保護(hù)模塊負(fù)端(_)連接絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的C極，BOD保護(hù)模塊正端(+ )連接絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的E極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路，其特征在于:所述的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的型號(hào)為KP800A/1500V ;或型號(hào)為KP800A/3000V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防止高壓電網(wǎng)驟停導(dǎo)致斬波器損壞的轉(zhuǎn)子變頻裝置主回路，其特征在于:所述的BOD保護(hù)模塊中IGBT模塊由5只P3100E瞬變電壓抑制二極管(TVS1-TVS5)、分壓電阻(R6-8)串聯(lián)組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯(lián)有均壓電阻(R1~R5)，分壓電阻(R6-8)上連接有觸發(fā)電路；或由10只P3100E瞬變電壓抑制二極管、分壓電阻串聯(lián)組成，其中，每只P3100E瞬變電壓抑制二極管均并聯(lián)有均壓電阻，分壓電阻上連接有觸發(fā)電路。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK204258288SQ201420828586
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】趙世運(yùn), 陳華橋, 王敏化 申請(qǐng)人:萬洲電氣股份有限公司