基于单元IGBT驱动故障状态下的高压变频器旁路运行技术研究

摘要

众所周知，在我国大量地使用着6kV、10kV电压等级的电动机，与之配套的变频器在国际上称为中压变流器。但由于我国习惯称上述电动机为高压电动机，所以国内又将中压变频器称为高压变频器，本文也使用国内的习惯称谓。国内高压变频器主要使用级联式拓扑结构，它是由大量相同的功率单元按照一定规律组成。为了减少功率单元内部发生的各类故障导致的系统停机，功率单元旁路运行技术被广泛采用。很多公司在此方面也拥有各自的专利技术，最突出的是：功率单元主回路IGBT旁路及自恢复技术(专利号：200620035656)。据我所收集的信息所知，该技术只能针对过热、过压等故障使用，而受硬件及软件的限制，在出现了IGBT驱动故障情况下，该技术则不能让功率单元进入旁路运行状态。对此，在出现IGBT驱动故障情况下，为了达到功率单元也能进入旁路运行状态的目的，提出了本文的研究课题。
　　本文对高压变频器的发展现状、基本工作原理及旁路运行方式进行了简要介绍。在对单元驱动故障的检测原理、产生原因进行分析后，认为在某些单元IGBT驱动故障情况下，高压变频器系统可以进入旁路运行状态。为实现该功能，提出了硬件及软件上的解决方案，包括：单元驱动板的硬件改进、单元控制板的软件及硬件改进、主控系统软件改进。
　　为安全有效地对该解决方案进行验证，开发设计了一套实验工装。此工装由控制部分及驱动部分构成。随后，根据该工装的功能，提出了基于功率单元控制驱动板件、基于功率单元、基于高压变频器实验系统的实验方案。
　　最后，利用实验工装对之前提出的软件及硬件设计方案进行测试、分析及验证，得出了在单元驱动故障情况下，系统可以进入旁路运行状态的结论。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 国内高压变频器发展现状

1.2 国外高压变频器发展现状

1.3 高压变频器发展趋势

1.4 级联式高压变频器原理及构成

1.5 功率单元原理

1.6 级联式高压变频器旁路技术

1.7 本课题提出的背景

1.8 本文的主要工作

第二章 单元驱动故障检测及分析

2.1 功率单元控制、驱动电路

2.2 驱动故障的定义及原因分析

2.3 驱动故障的检测

2.4 驱动故障的处理

2.5 单元驱动故障状态下系统旁路运行可行性分析

2.6 本章小结

第三章 硬件及软件设计

3.1 硬件设计

3.2 软件设计

3.3 本章小结

第四章 实验系统设计

4.1 实验工装硬件设计

4.2 实验工装软件设计

4.3 实验方案设计

4.4 本章小结

第五章 实验及数据分析

5.1 实验系统基本功能测试及分析

5.2 基于功率单元控制驱动板件的实验及分析

5.3 基于功率单元的实验及分析

5.4 基于高压变频器实验系统的实验及分析

5.5 本章小结

结论

致谢

参考文献