[發(fā)明專利]一種四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控方法及裝置

有效

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• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102158114A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 藍徳劭;曹洋;李毅鑫;彭勃;陳孟君;羅仁俊;黃超;范偉
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M7/66
• 分類號: H02M7/66
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子領域中的高壓變頻器功率單元測控技術，具體涉及一種四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控方法及裝置。

背景技術

目前，全世界正在為能源緊缺而困擾，我國的能源形勢尤其嚴峻。隨著中國經濟的快速發(fā)展，能源成為制約經濟增長的瓶頸，節(jié)約降耗也就成為國家和企業(yè)嚴重關切的問題。具有理想節(jié)能效果和調速性能的高壓變頻器引起政府主管部門和各高耗能企業(yè)的高度關注，變頻成為首選的節(jié)能產品。

級聯(lián)型多電平高壓變頻器因其具有以低壓方式解決高壓電機驅動問題且易于擴展電壓等級的特點，同時具有節(jié)能效果顯著等優(yōu)點，使其在高壓電機變頻調速領域得到了越來越廣泛的應用。在高壓變頻驅動技術的發(fā)展過程中，由于受相關領域和自身技術發(fā)展等因素的限制，目前的級聯(lián)型多電平逆變器均采用二極管不控整流橋，能量只能單向傳遞，無法應用于需四象限運行的變負荷拖動系統(tǒng)中，限制了高壓變頻器的應用，也導致了電網電流諧波污染嚴重的問題。

針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提出本發(fā)明。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有級聯(lián)型多電平高壓變頻器所存在的問題，提出一種能量可以雙向傳遞，可以應用于需四象限運行的變負荷拖動系統(tǒng)中的級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控方法及裝置。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控方法，包括控制電路、開關量檢測部分、模擬量檢測部分、數(shù)字化電路和IGBT驅動電路。所述控制電路采用“DSP+可編程邏輯控制器”的方式，以可編程邏輯控制器為整個裝置的電路核心，DSP芯片、開關量檢測部分、數(shù)字化電路、IGBT驅動電路分別與可編程邏輯控制器連接，模擬量檢測部分與數(shù)字化電路連接；模擬量測量結果送入數(shù)字化電路進行轉換，轉換結果送入可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器對轉換結果進行邏輯運算和處理，可編程邏輯控制器還可對數(shù)字化電路發(fā)出控制信號，控制模擬信號的轉換時序和處理過程，同時，硬件編程語言可實現(xiàn)對模擬信號的多次采樣，對數(shù)字信號進行軟件濾波，對高壓和諧波信號進行了第二次濾波，提高抗干擾能力。

所述控制電路可采用“DSP+可編程邏輯控制器”的方式，數(shù)字化電路的處理結果送入邏輯處理器，邏輯處理器對轉換結果進行邏輯運算，DSP根據(jù)邏輯運算的結果對變頻器發(fā)出控制指令，同時，邏輯處理器還可以控制數(shù)字化處理的時序和處理過程，其中可編程邏輯控制器可選擇現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。

所述開關量檢測部分由光耦隔離電路和信號調理電路組成，可檢測高壓變頻器熔斷器、斷路器等狀態(tài)，光耦隔離電路可有效實現(xiàn)電平轉換，隔離高壓部分和低壓電路，減少干擾，信號調理電路濾除諧波和毛刺，將低壓信號轉換為光滑穩(wěn)定的信號送入可編程邏輯器件。

所述模擬量檢測部分主要由差分電路、整形電路、濾波電路構成，，模擬量測量結果經“差分放大—整形—濾波”后經過數(shù)字化電路處理送入可編程邏輯控制器，此種處理方式是針對高壓變頻器的使用環(huán)境惡劣，高溫、高諧波、高噪聲的情況下，提高了高壓變頻器的抗干擾能力，確保了模擬量測量的準確性。

根據(jù)上述方法所提出的一種四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控裝置，包括控制電路、開關量檢測部分、模擬量檢測部分、數(shù)字化電路和IGBT驅動電路。所述控制電路采用“DSP+可編程邏輯控制器”的方式，以可編程邏輯控制器為整個裝置的電路核心，DSP芯片、開關量檢測部分、數(shù)字化電路、IGBT驅動電路分別與可編程邏輯控制器連接，模擬量檢測部分與數(shù)字化電路連接。

所述控制電路可采用“DSP+可編程邏輯控制器”的方式，其中可編程邏輯控制器可選擇現(xiàn)場可編程門陣列芯片、復雜可編程器件芯片、微控制器芯片和數(shù)字信號處理器芯片中的一種。

所述開關量檢測部分由光耦隔離電路和信號調理電路組成。

所述模擬量檢測部分主要由差分電路、整形電路、濾波電路構成，模擬量檢測部分的檢測結果經過數(shù)字化電路處理后送入可編程邏輯控制器。

所述IGBT驅動電路包括電源、邏輯控制器、電路保護、光電隔離模塊和功率放大電路，包括對整流和逆變兩個部分IGBT的驅動。

所述四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控裝置通過光纖和高壓變頻器主控板通訊。

所述四象限級聯(lián)型高壓變頻器功率單元測控裝置采用適合各功率單元的通用型設計。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、變頻器的控制系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理器DSP控制。DSP的特點是運算速度快，其硬件本身就非常適合復雜的電動機控制和大量多階復雜運算。