[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110342073.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112910275A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連朝陽(yáng);郭波;張亭亭;張釗;田國(guó)強(qiáng);李寧;何凱;景煒燁;趙江路;趙琴琴;武哲;劉文利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西潞安安易電氣有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M5/458
• 分類(lèi)號(hào): H02M5/458;H02M1/088;H02H7/10
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

1.一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)，包括相互連接的多路主回路和控制單元，其特征在于：所述主回路包括供電網(wǎng)，所述供電網(wǎng)的輸出端串接網(wǎng)側(cè)濾波單元（11）后與網(wǎng)側(cè)RC-IGBT三電平整流單元（12）的交流側(cè)相連，所述網(wǎng)側(cè)RC-IGBT三電平整流單元（12）的直流側(cè)通過(guò)導(dǎo)線串接直流母線支撐電容（13）后與機(jī)側(cè)RC-IGBT三電平逆變單元（14）的直流側(cè)相連，所述機(jī)側(cè)RC-IGBT三電平逆變單元（14）的交流側(cè)串接交流測(cè)濾波電感（15）后接入交流同步電機(jī)（16）；

所述控制單元包括主控單元（21）、控制信號(hào)采集單元（22）、控制信號(hào)發(fā)出單元（23），所述主控單元（21）的信號(hào)輸入端通過(guò)導(dǎo)線與控制信號(hào)采集單元（22）相連，所述主控單元（21）通過(guò)VME總線與控制信號(hào)發(fā)出單元（23）相連，將脈沖觸發(fā)信號(hào)發(fā)送至控制信號(hào)發(fā)出單元（23）的光纖觸發(fā)板，所述光纖觸發(fā)板通過(guò)光纖與網(wǎng)側(cè)RC-IGBT三電平整流單元（12）、機(jī)側(cè)RC-IGBT三電平逆變單元（14）的RC-IGBT功率器件相連；

所述主控單元（21）輸出退飽和控制PWM脈沖驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)單元中各個(gè)RC-IGBT功率器件的開(kāi)通和關(guān)斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元（21）還通過(guò)導(dǎo)線分別與監(jiān)控系統(tǒng)、以太網(wǎng)控制模塊、礦用變頻器專(zhuān)用平臺(tái)、編碼器相連；

所述主控單元（21）通過(guò)Modbus通信協(xié)議與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)置有人機(jī)界面；

所述主控單元（21）通過(guò)SCI通信接口與支持聯(lián)網(wǎng)控制的以太網(wǎng)控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；

所述主控單元（21）通過(guò)CAN總線與礦用變頻器專(zhuān)用平臺(tái)相連，所述礦用變頻器專(zhuān)用平臺(tái)上設(shè)置有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元（21）包括基于DSP和FPGA的主控架構(gòu)，具體包括主機(jī)DSP、從機(jī)DSP、從機(jī)FPGA，其中主機(jī)DSP與從機(jī)DSP、從機(jī)FPGA之間通過(guò)SPI 通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；

所述主控單元（21）通過(guò)主機(jī)DSP、從機(jī)DSP、從機(jī)FPGA實(shí)現(xiàn)基于RC-IGBT的礦用變頻器專(zhuān)用平臺(tái)的全數(shù)字化控制，通過(guò)電壓、電流數(shù)字閉環(huán)控制和載波相移調(diào)制，將控制信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至RC-IGBT功率器件；

其中主機(jī)DSP、從機(jī)DSP內(nèi)部設(shè)置有控制算法實(shí)現(xiàn)單元，控制信號(hào)采集單元（22）輸出的采樣信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換輸入到主機(jī)DSP中進(jìn)行運(yùn)算，所述控制算法實(shí)現(xiàn)單元在接收控制信號(hào)采集單元（22）經(jīng)采樣信號(hào)調(diào)理后的傳感器信息，根據(jù)功率給定值計(jì)算調(diào)制信號(hào)，然后將脈沖觸發(fā)信號(hào)送到光纖觸發(fā)板；

其中從機(jī)FPGA用于完成礦用變頻器專(zhuān)用平臺(tái)過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)以及逆導(dǎo)型IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖觸發(fā)控制算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制信號(hào)采集單元（22）包括電壓傳感器、電流傳感器、用于采集變頻器工作溫度的溫度傳感器，其中電壓傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)三路電網(wǎng)電壓、兩路直流側(cè)電容電壓、三路負(fù)載電壓，電流傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)三路電網(wǎng)電流、三路負(fù)載電流。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于RC-IGBT的礦用變頻器控制系統(tǒng)，其特征在于：所述網(wǎng)側(cè)RC-IGBT三電平整流單元（12）、機(jī)側(cè)RC-IGBT三電平逆變單元（14）均由三組中性點(diǎn)鉗位三電平功率模塊組成，所述中性點(diǎn)鉗位三電平功率模塊包括：整流和逆變拓?fù)渲忻肯鄻虮塾伤膫€(gè)集成續(xù)流二極管的RC-IGBT全控器件、兩個(gè)箝位二極管組成，通過(guò)高壓直流母線支撐電容并聯(lián)且共用直流母線；

所述箝位二極管的兩端連接有用于確保功率單元輸出端可靠箝位至零電平的箝位電阻，所選箝位電阻具體采用水冷電阻。