[发明专利]一种用于VSC的三相保护电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体为一种用于VSC的三相保护电路及方法。

背景技术

电压源换流器(VSC)是一个可以交直流双向变换，并且交流有功和功功率可以分别独立控制的电力换流器，其结构特点是：直流侧并联电容器，以维持直流母线电压的稳定；交流侧串联电抗器，以滤除电流谐波；开关器件为全控型器件。静止无功发生器(SVG)、柔性直流输电(VSC-HVDC)和有源电力滤波器(APF：Active power filter)等产品都是以VSC为基本拓扑结构。

VSC的工作原理是采用脉宽调制技术(PWM)，控制开关器件的开断，来控制交流侧电流的流向与大小。PWM是一种高频信号，工作过程中，由于各种原因的存在(电网电压波动、控制信号失误等)，容易出现电流冲击，因此电流过流保护和电压过压欠压保护是VSC安全工作的重要保护手段。

现有技术中，由于交流信号存在正负两个峰值和零点，故其大小检测保护电路较为复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于VSC的三相保护电路及方法，能够对过流、过压、欠压和缺相实施保护，电路结构设计简单，便于调节，实用性强，能够高效保障VSC安全工作。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于VSC的三相保护电路，包括三相调理电路和比较保护电路；比较保护电路的输入端连接三相调理电路，输出端输出保护动作信号FAULT；

所述的三相调理电路用于将采集的三相信号整合为一个六脉波信号；六脉波信号包含了三相信号的正负峰值的绝对值；

所述的比较保护电路包括第一运算放大器U2A、第一运算放大器U2B和一对背靠背连接的二极管组DD4；

第一运算放大器U2A的负极端连接二极管组DD4的一端，正极端连接第一电位器，输出端经电阻R13与正极端连接；

第二运算放大器U2B的正极端连接二极管组DD4的另一端，负极端连接第二电位器，输出端经电阻R24与正极端连接；

二极管组DD4的中间接地，两端分别经电容C4和电容C5后接地；

第一运算放大器U2A的负极端经电阻R18后作为比较保护电路的负极端；第二运算放大器U2B的正极端经电阻R23后作为比较保护电路的负极端；第一运算放大器U2A的输出端经电阻R19后，与第二运算放大器U2B的输出端经电阻R22后连接输出作为比较保护电路的输出端。

优选的，比较保护电路的正极端和负极端连接同一个三相调理电路，或者各连接一个三相调理电路。

优选的，所述的三相调理电路包括三相结构相同的第一、第二和第三调理支路，以及第三运算放大器U1D；

第一调理支路包括第四运算放大器U1A和一对串联连接的二极管组DD1，第四运算放大器U1A的正极端经电阻R4接地，负极端经电阻R2接入第一相信号，输出端连接二极管组DD1中间；二极管组DD1的一端连接第四运算放大器U1A的负极端，另一端经电阻R5连接第三运算放大器U1D的负极端，二极管组DD1的两端经电阻R3连接；第一相信号经电阻R1连接第三运算放大器U1D的负极端；

第二调理支路包括第五运算放大器U1B和一对串联连接的二极管组DD2，第五运算放大器U1B的正极端经电阻R10接地，负极端经电阻R8接入第二相信号，输出端连接二极管组DD2中间；二极管组DD2的一端连接第五运算放大器U1B的负极端，另一端经电阻R11连接第三运算放大器U1D的负极端，二极管组DD2的两端经电阻R9连接；第二相信号经电阻R7连接第三运算放大器U1D的负极端；

第三调理支路包括第六运算放大器U1C和一对串联连接的二极管组DD3，第六运算放大器U1C的正极端经电阻R20接地，负极端经电阻R16接入第三相信号，输出端连接二极管组DD3中间；二极管组DD3的一端连接第六运算放大器U1C的负极端，另一端经电阻R21连接第三运算放大器U1D的负极端，二极管组DD3的两端经电阻R17连接；第三相信号经电阻R15连接第三运算放大器U1D的负极端；

第三运算放大器U1D的正极端经电阻R14接地，负极端经并联的电容C1和电阻R6连接输出端，输出端输出六脉波信号。

优选的，第一电位器的一端连接电源VCC，中间端经电阻R12连接第一运算放大器的正极端，另一端经并联的电容C2和电容C3连接中间端。

优选的，第二电位器包括的一端连接电源VCC，中间端经电阻R28连接第二运算放大器的负极端，另一端经并联的电容C6和电容C7连接中间端。