[发明专利]三电平PWM变换器检测系统及方法

权利要求书

1.三电平PWM变换器检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：第一电量检测器、第一变换器、第一控制器、第二控制器及第二电量检测器，其中第一变换器为检测系统工作电网的无功及谐波补偿器；所述第一电量检测器用于测量检测系统工作电网的电流和电压，并将测量结果传输给第一控制器；所述第二电量检测器用于测量待检测三电平PWM变换器的工作电流及电网电压，并将测量结果传输给第二控制器；

所述第一控制器根据第一电量检测器的测量结果，实时调整第一变换器输出的无功电流，从而控制检测系统无功电流等于0、功率因数等于1；

所述第二控制器根据第二电量检测器的测量结果，对待检测三电平PWM变换器的无功电流和直流母线电压分别进行闭环控制，使待检测三电平PWM变换器输出的无功电流和直流母线电压分别达到预设的额定值。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：第一直流电容器组及第二直流电容器组；所述第一直流电容器组与第一变换器的直流侧相连；所述第二直流电容器组与待检测三电平PWM变换器的直流侧相连。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：第一电抗器及第二电抗器；第一电抗器的一端与所述第一变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连；第二电抗器的一端与所述待检测三电平PWM变换器的输入端相连，另外一端与检测系统工作电网的三相母线相连。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一变换器为三电平PWM变换器。

5.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述第一控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP与第一变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第一电量检测器、第一直流电容器组连接；

所述第一电量检测器的检测信号以及第一直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算后产生PWM驱动信号对第一变换器进行控制。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述第一控制器还包括CPLD及光电隔离电路，CPLD分别与DSP及光电隔离电路连接，光电隔离电路分别与模拟信号预处理电路及CPLD连接；

当有故障、报警或输入电压过零发生时，模拟信号预处理电路输出相应的电平信号再经过光电隔离电路后进入CPLD；CPLD对所述电平信号进行编码、存储由DSP读取并进行处理。

7.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述第二控制器包括DSP及模拟信号预处理电路，DSP分别与待检测三电平PWM变换器及模拟信号预处理电路连接，模拟信号预处理电路分别与第二电量检测器、第二直流电容器组连接；

所述第二电量检测器的检测信号以及第二直流电容器组的检测信号通过模拟信号预处理电路处理后由DSP进行AD采样；DSP根据AD采样结果及外部输入指令进行SPWM计算后产生PWM驱动信号对待检测三电平PWM变换器进行控制。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述第二控制器还包括CPLD及光电隔离电路，CPLD分别与DSP及光电隔离电路连接，光电隔离电路分别与模拟信号预处理电路及CPLD连接；

当有故障、报警或输入电压过零发生时，模拟信号预处理电路输出相应的电平信号再经过光电隔离电路后进入CPLD；CPLD对所述电平信号进行编码、存储由DSP读取并进行处理。

9.基于权利要求2所述检测系统的三电平PWM变换器检测方法，其特征在于，第一直流电容器组、第二直流电容器组分别用于储存第一变换器、待检测三电平PWM变换器的直流侧能量及抑制直流电压的波动；第一控制器、第二控制器分别控制第一变换器、待检测三电平PWM变换器；

第二控制器对待检测的三电平PWM变换器的控制过程如下：

A1、根据第二电量检测器检测到的电流信号进行3s/2r变换，得到待检测三电平PWM变换器输出的无功电流实际值I_d2和有功电流实际值I_q2；

A2、给定待检测三电平PWM变换器的无功电流参考值I_dref2和直流电压参考值U_dcref2；

A3、对待检测三电平PWM变换器给定的直流电压参考值U_dcref2和实际检测到的第二直流电容器组电压U_dc2比较进行PI调节，得到待检测三电平PWM变换器有功电流参考值I_qref2；

A4、分别对待检测三电平PWM变换器的无功电流参考值I_dref2与无功电流实际值I_d2、有功电流参考值I_qref2与有功电流实际值I_q2比较进行PI调节，得到d_q坐标系下PWM调制波参考值U_dref2和U_qref2；

A5、对U_dref2和U_qref2进行2r/3s变换得到abc坐标系下PWM调制波参考值U_aref2、U_bref2和U_cref2；

A6、根据SPWM算法得到待检测三电平PWM变换器所需的PWM信号，输出给待检测三电平PWM变换器；

第一控制器对第一变换器的控制过程如下：

B1、根据第一电量检测器检测到的电流信号进行3s/2r变换，得到检测系统工作电网的无功电流实际值I_d1和有功电流实际值I_q1；

B2、给定第一变换器的无功电流参考值I_dref1＝0和直流电压参考值U_dcref1；

B3、对第一变换器给定的直流电压参考值U_dcref1和实际检测到的第一直流电容器组电压U_dc1比较进行PI调节，得到第一变换器有功电流参考值I_qref1；

B4、分别对第一变换器无功电流参考值I_dref1与无功电流实际值I_d1、有功电流参考值I_qref1与有功电流实际值I_q1比较进行PI调节，得到d_q坐标系下PWM调制波参考值U_dref1和U_qref1；

B5、对U_dref1和U_qref1进行2r/3s变换得到abc坐标系下PWM调制波参考值U_aref1、U_bref1和U_cref1；

B6、根据SPWM算法得到第一变换器所需的PWM信号，输出给第一变换器。