[發(fā)明專利]一種開關(guān)型電網(wǎng)換流整流回饋系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011348019.7
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112532087B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許海濤;姚福君;郭艷兵;呂少鵬;薛士凡
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金自天正智能控制股份有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/092;H02J3/38
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 易卜

本發(fā)明公開了一種開關(guān)型電網(wǎng)換流整流回饋系統(tǒng)及其控制方法，屬于電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域，具體包括控制模塊主要完成IGBT功率模塊的觸發(fā)控制，直流母線到電網(wǎng)的回饋功能；其中信號采集檢測模塊采集交直流電壓和電流，并轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系后，輸送到電網(wǎng)同步鎖相環(huán)模型跟蹤并求出同步鎖相角度θss，并按照觸發(fā)邏輯開關(guān)扇區(qū)表，分配觸發(fā)脈沖發(fā)送到功率模塊；功率模塊中由6個功率模塊構(gòu)成3相全橋整流回饋?zhàn)幽K，每個功率模塊包含IGBT可關(guān)斷器件和與之并聯(lián)的二極管，6個二極管完成三相交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，6個IGBT可關(guān)斷器件完成直流母線回饋電網(wǎng)，其開通和關(guān)斷與電網(wǎng)同步；本發(fā)明利用直流母線電壓U_DC控制以限制無功電流，避免空載時(shí)回饋電流引起IGBT器件發(fā)熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)型電網(wǎng)換流整流回饋系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子器件和變流器技術(shù)的發(fā)展，交流電源變成直流電源的技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)得到迅猛發(fā)展，尤其在新能源、冶金和軌道交通等領(lǐng)域。

常用的交-直整流系統(tǒng)有二極管整流、晶閘管半控整流、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT或IGCT)的有源前端整流AFE(Active Front End)，也叫脈沖寬度調(diào)制PWM整流。

二極管整流系統(tǒng)是不控三相全橋整流，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)且運(yùn)行可靠，但是能量不能回饋電網(wǎng)，可以通過在直流母線上增加制動單元和制動電阻消耗再生能量。這樣，不僅增加龐大的設(shè)備，也不節(jié)能環(huán)保。

晶閘管整流系統(tǒng)是半控三相全橋整流，每個橋臂由兩只反并聯(lián)的晶閘管組成，這種結(jié)構(gòu)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)能量回饋，還能實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，直流母線電壓可調(diào)且經(jīng)濟(jì)適用，但是存在當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，能量回饋會出現(xiàn)逆變顛覆故障，造成系統(tǒng)過流，損壞器件。

有源前端AFE整流系采用IGBT或集成門極換流晶閘管IGCT可控開關(guān)器件，通過電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)能量回饋，也可以避免逆變顛覆故障。但由于采用PWM調(diào)制方式，需要增加大型LC進(jìn)線濾波器，總體價(jià)格較前兩者昂貴，控制系統(tǒng)也較為復(fù)雜。

針對上述幾種整流電源特點(diǎn)，急需一種兼顧整流回饋功能和價(jià)格適中的回饋系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題；本發(fā)明提出了一種開關(guān)型電網(wǎng)換流整流回饋系統(tǒng)及其控制方法，能夠兼顧整流和回饋功能，可以避免電網(wǎng)跌落時(shí)造成的逆變顛覆故障，其性能和價(jià)格都處于晶閘管整流系統(tǒng)與有源前端AFE整流系統(tǒng)之間，性價(jià)比高，控制方式簡單，使用、維護(hù)方便。

所述的開關(guān)型電網(wǎng)換流整流回饋系統(tǒng)，包括功率模塊和控制模塊。

控制模塊包括：操作及面板顯示器，信號采集檢測模塊，核心處理模塊，上位機(jī)和I/O邏輯控制模塊；

核心處理模塊通過以太網(wǎng)連接上位機(jī)，通過DP網(wǎng)連接I/O邏輯控制模塊；信號采集檢測模塊與核心處理模塊相連，同時(shí)通過DP網(wǎng)連接操作及面板顯示器；核心處理模塊的故障輸出以及參數(shù)計(jì)算也經(jīng)過操作及面板顯示器進(jìn)行顯示。

核心處理模塊包括：電網(wǎng)同步鎖相環(huán)模型，以及與其相連的觸發(fā)邏輯扇區(qū)表、故障保護(hù)監(jiān)視模塊和參數(shù)計(jì)算模塊；