[發明專利]一種基于電力電子開關的高壓電源快切系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210316404.2
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102832696A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 馬幼捷;楊亞光;周雪松
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H03K17/56
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

（一）技術領域：

本發明涉及電力系統供電安全領域，特別是一種基于電力電子開關的高壓電源快切系統及其控制方法。

（二）背景技術：

目前，保證企業負荷供電的安全可靠性對企業具有重要意義，若負荷斷電將會給企業帶來重大的經濟損失，因此企業電網現在多采用雙向電源工作方式，兩路電源互為備用，以保證企業電網的連續可靠運行。

現在企業中應用最廣泛的是備自投，在企業電網的工作電源因故障或在不正常的工作情況下，斷路器將動作將其切除，備用電源將會通過備自頭接入。備自投切換方式同時也存在著相應的問題，備自投的切換時間長，一般在4秒左右，其無相頻檢測，因此產生的沖擊電流和沖擊電壓都很大，故障率高，電動機易受沖擊損壞或縮短壽命。近年來，微機型廠用電快切裝置的應用大大提高了廠用電的可靠性。該系統自動切換速度非常快，切換沖擊小，成功率高，解決了備自投存在的問題，大大提高了企業電網的供電安全。目前高壓真空斷路器的最快合閘時間為50ms左右，由于微機型快切裝置的切換時間受到高壓真空斷路器的分合閘時間的限制，這大大限制了快切的切換時間。在一些供電質量要求很高的場合，特別是一些敏感負荷，這時就需要一種更加快速的切換系統來保障電源供電的可靠性。

隨著電力電子技術的不斷發展，電力電子開關管的容量不斷增大，將電力電子器件作為開關應用于高壓電源快切系統將成為未來的熱點，電力電子開關通斷時間為微秒級，切換時間更快，所產生的沖擊更小，實現軟切換的性能。應用晶閘管反并聯的電路結構，這一結構已在UPS（uninterrupted?power?supply——不間斷電源）、超導故障限流器中得到了應用。晶閘管反并聯的電路可以實現電壓過零點，當交流電壓處于正半周時，觸發晶閘管導通，當電壓處于負半周時晶閘管自動關斷。

采用小波變換的方法進行故障信號的檢測，基于小波信號奇異性檢測的電力系統故障檢測算法利用故障電壓信號的固有特性，結合小波變換對奇異信號的檢測功能，通過檢測小波變換模極大值點來檢測故障信號，相比于其它的故障檢測方法，這方法速度最快，一般在1ms以內，而且有很好的除噪性能，從而保證最快時間檢測出系統的電源故障，使切換的響應時間更短。

相比較微機型電源快切裝置，電力電子開關應用于高壓電源快切其主要的優點在于它的切換時間的快速性；其電力電子開關管的單管容量還不足以滿足要求，這就要進行串并聯的方式來解決其容量不足的問題。

由于電力電子開關采用的是無觸點開通，相比于機械開關其切換過程中產生的沖擊更小，對負荷的影響也更小，保證了負荷的連續可靠運行。

（三）發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于電力電子開關的高壓電源快切系統及其控制方法，它可以克服現有技術的不足，采用了一種晶閘管反并聯的結構，大大減小切換時間，降低電源切換過程的沖擊，保證負荷的連續運行，是一種可靠、無觸點的電源切換方式，且操作簡單。

本發明的技術方案：一種基于電力電子開關的高壓電源快切系統，包括含有負載的電網，其特征在于它包括信號檢測電路、快切控制系統和電力電子開關主電路單元；其中，所述信號檢測電路的輸入端連接電網，其輸出端連接快切控制系統的輸入端；所述快切控制系統的輸出端連接電力電子開關主電路單元的輸入端；所述電力電子開關主電路單元的輸出端連接電網中的負載端母線。

所述快切控制系統包括A/D轉換模塊、DSP控制單元、脈沖發生器單元、數據接口單元、通信接口單元和人機界面單元；其中，所述信號檢測電路的輸入端連接電網，其輸出端連接A/D轉換模塊的輸入端；所述DSP控制單元的輸入端連接A/D轉換模塊的輸出端，其輸出端連接脈沖觸發器單元的輸入端，同時，它還與數據接口單元和通信接口單元呈雙向連接；所述通信接口單元與人機界面單元也呈雙向連接；所述脈沖發生器的輸出端為電力電子開關主電路單元發送脈沖信號。

所述DSP控制單元采用雙DSP控制方式，由DSP控制器1和DSP控制器2構成；其中，所述DSP控制器1的輸入端連接A/D轉換模塊的輸出端，同時與數據接口單元呈雙向連接；所述DSP的控制器2輸出端連接脈沖觸發器單元的輸入端，同時，它還與通信接口單元呈雙向連接；所述DSP控制器1和DSP控制器2之間也呈雙向連接。

所述DSP控制單元采用雙DSP芯片，且DSP控制器1和DSP控制器2分別為TI公司生產的TMS320C6713芯片和TMS320F2835芯片；其中，作為DSP控制器1的TMS320C6713芯片為主處理器、作為DSP控制器2的TMS320F2835芯片從處理器；所述A/D轉換模塊采用儀表放大器AD620芯片。