[發明專利]有源電力濾波器電流保護電路及方法

有效

• 申請號: 201510061396.5
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104600682B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 席自強;周苗;何攀
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H3/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 胡艷

技術領域

本發明涉及有源電力濾波器技術領域，特別涉及一種有源電力濾波器電流保護電路及方法。

背景技術

電力電子裝置和非線性負載的普遍使用，使諧波電流和無功電流大量注入電網，嚴重威脅電網和電氣設備的安全運行與正常使用，諧波無功的濾波和補償已被人們越來越重視。采用有源電力濾波器是治理電力系統諧波和改善電能質量的有效措施之一，其主要功能是消除電力系統電流的諧波分量，保留電流的基波分量。有源電力濾波器已成為電力電子技術研究的熱點，許多國家已將有源電力濾波器作為改善電能質量的關鍵技術和措施。

隨著有源電力濾波器在國內的大量應用，因其自身保護功能不足而導致設備故障的問題也逐漸顯現。對于電壓型PWM變流器型主電路，開關器件的電流保護電路是整個電路設計的難點和重點之一，關系到整個裝置的安全運行。

發明內容

針對現有技術中有源電力濾波器電流瞬間過大或短路故障導致開關管IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）損壞的問題，本發明提供了一種同時具有限流保護和過流保護功能的有源電力濾波器電流保護電路及方法。

為解決上述問題，本發明的技術方案是：

一、有源電力濾波器電流保護電路，包括：

諧波電流信號調理電路、限流過流比較電路、CPLD邏輯控制器、IGBT驅動電路和DSP控制器；限流過流比較電路進一步包括全波整流電路、限流比較電路和過流比較電路，全波整流電路的輸出端連接限流比較電路和過流比較電路的輸入端；諧波電流信號調理電路輸出端連接全波整流電路輸入端，限流比較電路和過流比較電路的輸出端均連接CPLD邏輯控制器；CPLD邏輯控制器還與IGBT驅動電路、DSP相連。

上述諧波電流信號調理電路包括依次串聯的諧波電流采集電路、由第一運放器構成的阻抗匹配電路、由第二運放器構成的二階壓控低通濾波器。

上述第一運放器和第二運放器均為同相比例運算放大器。

上述限流比較電路和過流比較電路均由滯回比較器構成。

上述有源電力濾波器電流保護電路還包括與CPLD邏輯控制器相連的故障顯示電路。

上述故障顯示電路包括發光二極管電路和蜂鳴器驅動電路。

二、有源電力濾波器電流保護方法，包括：

CPLD邏輯控制器根據限流過流比較電路輸出的電平信號判斷是否存在限流，若存在限流，執行限流保護動作；若電流減小到預設的正常范圍，則執行解除限流保護動作；若電流繼續增大或瞬間過大，進一步判斷是否存在過流，若存在過流，執行過流保護動作；其中，限流保護動作為：CPLD邏輯控制器通過IGBT驅動電路和DSP控制變流器開關管不完全關斷；過流保護動作為：CPLD邏輯控制器通過IGBT驅動電路和DSP控制變流器開關管完全關斷。

上述限流保護動作具體為：

限流比較電路進入CPLD邏輯控制器的低電平信號直接用來控制變流器開關管關斷。

上述過流保護動作具體為：

過流比較電路進入CPLD邏輯控制器的低電平信號經RS觸發器鎖存，采用RS觸發器觸發端輸出的低電平信號控制變流器開關管關斷。

上述過流保護動作和限流保護動作還包括CPLD邏輯控制器驅動故障顯示電路動作。

本發明設置了限流保護和過流保護對應的限流值和過流值，當電流超過限流值時，限流保護動作，同時反饋自動調整信號，使電路電流下降，當電流降至限流值以內，電流保護功能解除。當限流失效下，例如意外短路造成的輸出電流超過過流值，過流保護作用，過流保護往往帶有鎖死功能來防止開關管損壞。

和現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：

1、提供了具有限流保護功能和過流保護功能的硬件電路，同時通過邏輯編程控制有源電力濾波器中開關管的開和關，實現有源電力濾波器中開關管的保護，以避免瞬間電流過大、電流增大、短路直通等電路故障造成的開關管損壞。

2、在限流保護動作時，不鎖存保護信號；過流保護動作時，鎖存保護信號；具有靈活性強、可靠性高、安全性優等優點。

附圖說明

圖1為本發明有源電力濾波器電流保護工作的整體框圖；

圖2為諧波電流信號調理電路圖；

圖3為限流過流比較電路圖；

圖4為CPLD邏輯控制器控制流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和較佳實施例提供本發明的具體實施方式。

本發明包括如下電路模塊：

（1）諧波電流信號調理電路。