[发明专利]一种四象限级联型高压变频器功率单元测控方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域中的高压变频器功率单元测控技术，具体涉及一种四象限级联型高压变频器功率单元测控方法及装置。

背景技术

目前，全世界正在为能源紧缺而困扰，我国的能源形势尤其严峻。随着中国经济的快速发展，能源成为制约经济增长的瓶颈，节约降耗也就成为国家和企业严重关切的问题。具有理想节能效果和调速性能的高压变频器引起政府主管部门和各高耗能企业的高度关注，变频成为首选的节能产品。

级联型多电平高压变频器因其具有以低压方式解决高压电机驱动问题且易于扩展电压等级的特点，同时具有节能效果显著等优点，使其在高压电机变频调速领域得到了越来越广泛的应用。在高压变频驱动技术的发展过程中，由于受相关领域和自身技术发展等因素的限制，目前的级联型多电平逆变器均采用二极管不控整流桥，能量只能单向传递，无法应用于需四象限运行的变负荷拖动系统中，限制了高压变频器的应用，也导致了电网电流谐波污染严重的问题。

针对现有技术中存在的不足，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是针对现有级联型多电平高压变频器所存在的问题，提出一种能量可以双向传递，可以应用于需四象限运行的变负荷拖动系统中的级联型高压变频器功率单元测控方法及装置。

本发明所采用的技术方案是：一种四象限级联型高压变频器功率单元测控方法，包括控制电路、开关量检测部分、模拟量检测部分、数字化电路和IGBT驱动电路。所述控制电路采用“DSP+可编程逻辑控制器”的方式，以可编程逻辑控制器为整个装置的电路核心，DSP芯片、开关量检测部分、数字化电路、IGBT驱动电路分别与可编程逻辑控制器连接，模拟量检测部分与数字化电路连接；模拟量测量结果送入数字化电路进行转换，转换结果送入可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器对转换结果进行逻辑运算和处理，可编程逻辑控制器还可对数字化电路发出控制信号，控制模拟信号的转换时序和处理过程，同时，硬件编程语言可实现对模拟信号的多次采样，对数字信号进行软件滤波，对高压和谐波信号进行了第二次滤波，提高抗干扰能力。

所述控制电路可采用“DSP+可编程逻辑控制器”的方式，数字化电路的处理结果送入逻辑处理器，逻辑处理器对转换结果进行逻辑运算，DSP根据逻辑运算的结果对变频器发出控制指令，同时，逻辑处理器还可以控制数字化处理的时序和处理过程，其中可编程逻辑控制器可选择现场可编程门阵列芯片、复杂可编程器件芯片、微控制器芯片和数字信号处理器芯片中的一种。

所述开关量检测部分由光耦隔离电路和信号调理电路组成，可检测高压变频器熔断器、断路器等状态，光耦隔离电路可有效实现电平转换，隔离高压部分和低压电路，减少干扰，信号调理电路滤除谐波和毛刺，将低压信号转换为光滑稳定的信号送入可编程逻辑器件。

所述模拟量检测部分主要由差分电路、整形电路、滤波电路构成，，模拟量测量结果经“差分放大—整形—滤波”后经过数字化电路处理送入可编程逻辑控制器，此种处理方式是针对高压变频器的使用环境恶劣，高温、高谐波、高噪声的情况下，提高了高压变频器的抗干扰能力，确保了模拟量测量的准确性。

根据上述方法所提出的一种四象限级联型高压变频器功率单元测控装置，包括控制电路、开关量检测部分、模拟量检测部分、数字化电路和IGBT驱动电路。所述控制电路采用“DSP+可编程逻辑控制器”的方式，以可编程逻辑控制器为整个装置的电路核心，DSP芯片、开关量检测部分、数字化电路、IGBT驱动电路分别与可编程逻辑控制器连接，模拟量检测部分与数字化电路连接。

所述控制电路可采用“DSP+可编程逻辑控制器”的方式，其中可编程逻辑控制器可选择现场可编程门阵列芯片、复杂可编程器件芯片、微控制器芯片和数字信号处理器芯片中的一种。

所述开关量检测部分由光耦隔离电路和信号调理电路组成。

所述模拟量检测部分主要由差分电路、整形电路、滤波电路构成，模拟量检测部分的检测结果经过数字化电路处理后送入可编程逻辑控制器。

所述IGBT驱动电路包括电源、逻辑控制器、电路保护、光电隔离模块和功率放大电路，包括对整流和逆变两个部分IGBT的驱动。

所述四象限级联型高压变频器功率单元测控装置通过光纤和高压变频器主控板通讯。

所述四象限级联型高压变频器功率单元测控装置采用适合各功率单元的通用型设计。

本发明的优点在于：

1、变频器的控制系统采用数字信号处理器DSP控制。DSP的特点是运算速度快，其硬件本身就非常适合复杂的电动机控制和大量多阶复杂运算。