[發(fā)明專利]檢測高壓變頻器功率單元輸入電壓相位的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101833037A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 許賢昶;孫開發(fā);石磊
• 申請（專利權）人: 廣州智光電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R15/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發(fā)明涉及一種檢測功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器的功率單元輸入電壓相位的裝置及方法。

背景技術

在電力價格上漲和節(jié)能減排宏觀政策的引導下，隨著電力電子技術的快速發(fā)展，高壓變頻器作為電機節(jié)能的優(yōu)選方案已經(jīng)成為了業(yè)界的共識，尤其在電力、冶金和石化等能耗巨大的行業(yè)中，推廣高壓變頻器的應用意義巨大。

圖1為功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器的結構，其主電路包括移相變壓器1和多個功率單元2。在眾多的高壓變頻方案中，采用這種方案的高壓變頻器具有電壓輸出能力強、輸出電壓正弦度高、對電網(wǎng)的污染小以及dv/dt很小等優(yōu)點，成為目前高壓變頻器的主流方案之一。

在工業(yè)應用中，一些場合要求高壓變頻器必須具備四象限運行的能力，即可以根據(jù)現(xiàn)場的要求控制電能在電網(wǎng)和電動機之間經(jīng)過高壓變頻器自由流動，也就是說電能既可以由電網(wǎng)流進電動機，也可以由電動機回饋回電網(wǎng)。為了實現(xiàn)電能可靠、高效的流動，各個功率單元的整流環(huán)節(jié)必須工作在主動整流的狀態(tài)下，這就需要獲取到準確的輸入端電壓相位。然而，由于如圖1所示的高壓變頻器的移相變壓器副邊繞組與功率單元輸入端之間無交流電抗器，功率單元的輸入端電壓相位是不能直接檢測的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種檢測功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器的功率單元輸入電壓相位的裝置，有效地解決了功率單元輸入端電壓相位難以準確檢測的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種檢測高壓變頻器功率單元輸入電壓相位的方法，該方法采用上述裝置來實現(xiàn)。

本發(fā)明采用以下的技術方案來實現(xiàn)上述首要目的：檢測高壓變頻器功率單元輸入電壓相位的裝置，包括安裝在高壓變頻器的移相變壓器原邊的電壓互感器；以及至少一個隔離變壓器，電壓互感器的輸出端與隔離變壓器的原邊相連接，高壓變頻器的各個功率單元與隔離變壓器的副邊一一對應連接。

所述隔離變壓器是一個或多個相互隔離的多副邊繞組變壓器，或者是多個相互隔離的單副邊繞組變壓器；隔離變壓器的原邊繞組及引出線與副邊繞組及引出線之間填充絕緣層。

本發(fā)明采用以下的技術方案來實現(xiàn)上述另一目的：檢測高壓變頻器功率單元輸入電壓相位的方法，包括以下步驟：

步驟1、在移相變壓器原邊，采用電壓互感器測量高壓變頻器輸入電壓；

步驟2、所述電壓互感器的測量信號經(jīng)過隔離變壓器后變成低壓正弦信號，然后輸送至各個功率單元；

步驟3、功率單元的同步整流電路對輸入的低壓正弦信號進行整流，輸出只有正半波的電壓波形，再經(jīng)過功率單元的過零比較器后輸出與移相變壓器原邊電壓相同相位的方波信號至鎖相環(huán)電路，由鎖相環(huán)電路鎖定并輸出移相變壓器原邊電壓相位；

步驟4、功率單元的控制芯片接收鎖相環(huán)電路鎖定的移相變壓器原邊電壓相位，再根據(jù)移相變壓器原邊電壓與副邊電壓的相位關系，計算出功率單元輸入電壓的相位。

優(yōu)選地，步驟4所述相位關系用相位差來表示；該相位差在移相變壓器空載試驗中測量后人工輸入設定，或在高壓變頻器空載時由功率單元測量后自動輸入設定。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：使得具有四象限運行功能的高壓變頻器能夠取消功率單元和移相變壓器副邊繞組之間的交流電抗器，并且保證系統(tǒng)能夠取得良好的控制效果，對于優(yōu)化高壓變頻器成本、縮小體積和減輕重量有顯著作用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的功率單元級聯(lián)多電平型高壓變頻器的拓撲結構圖；

圖2為功率單元輸入端無交流電抗器、具有四象限運行功能的功率單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器的拓撲結構圖；

圖3為本發(fā)明檢測功率單元輸入電壓相位的原理圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例