[发明专利]基于光电耦合器检测电压相位的回馈方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光耦检测电压相位的回馈/整流方法，更具体的说，应用在高压提升机变频器功率单元内基于光耦检测电压相位的回馈/整流方法。

背景技术

提升机变频器运行在四象限，就会存在电机发电的状态，当电机处于发电状态时，就给高压提升机变频器的功率单元充电，导致功率单元的母线电压升高，为限制母线电压升高，保证提升机变频器的正常运行，必须处理电机发电给功率单元带来的能量。

起初是通过放电电阻，将能量释放掉，但这样就导致了能源的浪费，目前市面上使用的都是将能量回馈到电网再利用，使用的方法是通过DSP的AD采样管脚检测电网电压的相位，并产生PWM回馈信号，通过电感回馈到电网，功率单元内必须加整流桥。这种方法检测电网电压相位的方法复杂，而且通过AD采样的方法采集电压相位，容易受干扰，产生PWM回馈的方法复杂，器件多，成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种基于光耦检测电压相位的方法和装置。

基于光耦检测电压相位的电路：包括耦合电路、CPLD控制电路、回馈/整流电路，耦合电路包括六个光电耦合器，光电耦合器的初级输入按照三相半波整流形式连接，光电耦合器的次级输出连接到CPLD控制电路的信号输入端，CPLD控制电路的控制输出端连接回馈驱动电路，回馈/整流电路驱动由6个IGBT组成的三相半波整流形式连接，三相电源连接所述回馈/整流电路，A相两个光电耦合器通过CPLD控制电路分别连接到回馈/整流驱动电路的A相的上桥臂、下桥臂的IGBT的控制端，B相两个光电耦合器通过CPLD控制电路分别连接到回馈/整流驱动电路的B相的上桥臂、下桥臂的IGBT的控制端，C相两个光电耦合器通过CPLD控制电路分别连接到回馈/整流驱动电路的C相的上桥臂、下桥臂的IGBT的控制端, 回馈/整流驱动电路输出端连接功率单元的逆变IGBT回路。

上述电路中，光电耦合器的次级输出为OC门输出，连接上拉电阻之后输出5V和0V电平，通过电平转换电路转换为3.3V和0V电平，再输入CPLD控制电路的输入端。

上述电路中，CPLD控制电路的控制输出端为3.3V和0V电平，通过电平转换电路转换为5V和0V电平，再连接到回馈驱动电路中的IGBT的控制端。

基于光耦检测电压相位的回馈方法：（1）三相电压中的每相电压经过两半波光电耦合器转换为低电压数字电平信号；（2）检测每相中的一个光电耦合器的次级输出数字电平信号，当电平为高电平时，控制回馈/整流电路的同相中的上桥臂IGBT导通，用来判断电压信号的相位信息，控制回馈驱动电路驱动IGBT一个周期导通120度。

为提高容错能力，检测每相中另一个光电耦合器的次级输出数字电平信号，当电平为低电平时，控制回馈/整流电路的同相中的下桥臂IGBT导通，每个IGBT由一个光电耦合器电压检测信号来控制，电压检测信号之间具有矫正性，提高系统可靠性 。

与现有技术相比本发明具有以下明显的优点：本发明的电压相位检测电路控制方案，采用光耦的形式，将电压的模拟量信号转化为数字量信号，通过数字量信号的采集得到电压的相位信息，抗干扰能力强，对于数字量信号的采集，功率单元内部只需一个CPLD完成，与现在控制电路中DSP+CPLD的方案相比，减少一个DSP芯片，降低成本，提高可靠性，新型的控制方案，同时不需要电抗器和整流桥，进一步降低成本。

附图说明

图1为输入电压相位检测原理图；

图2为输入电压相位与上桥臂IGBT控制光耦输出的电平关系图；

图3为输入电压相位与下桥臂IGBT控制光耦输出的电平关系图；

图4为上桥臂IGBT控制光耦输出与回馈驱动信号的关系图；

图5为下桥臂IGBT控制光耦输出与回馈驱动信号的关系图；

图6为高压提升机变频器功率单元系统框图；

图7为回馈电路与功率单元主回路图；

图中：

1-A相输入相电压VA，2-上桥光耦VAU输出；

3-A相输入相电压VA，4-下桥光耦VAD输出；

5-上桥光耦VAU输出，6-A相上桥臂IGBT驱动信号；

7-下桥光耦VAD输出，8-A相下桥臂IGBT驱动信号；

9-耦合电路， 10-CPLD控制电路，11-主控系统，12-逆变IGBT回路，13-逆变驱动电路，14-回馈驱动电路，15-回馈/整流电路。

具体实施方式