[发明专利]一种支持自动检测的功率单元二次电路拓扑及方法

权利要求书

1.一种支持自动检测的功率单元二次电路拓扑，所述的功率单元为全桥功率单元，由第一上管T1、第二上管T2和第一下管T3、第二下管T4及高压电容C组成；

其特征在于，所述的支持自动检测的功率单元二次电路拓扑包括取能控制部分和4个IGBT驱动部分；

所述的4个IGBT驱动部分是为功率单元中的第一上管T1、第二上管T2和第一下管T3、第二下管T4各配套一块驱动板卡：第一IGBT驱动板卡H1触发第一上管T1的开通关断，并通过光纤向反馈第一上管T1的工作状态；第二IGBT驱动板卡H2触发第二上管T2的开通关断，并反馈第二上管T2的工作状态；第三IGBT驱动板卡L1触发第一下管T3的开通关断，并反馈第一下管T3的工作状态；第四IGBT驱动板卡L2触发第二下管T4的开通关断，并反馈第二下管T4的工作状态；

所述的取能控制部分做在一块板卡上或根据功能模块和板卡安装空间拆分成若干功能板卡；包括取能电源部分、充电电池、外供电接口、AD采样、控制逻辑部分、无线模块和单元传感器接口；其中取能电源部分负责为二次板卡供电，正常情况下，取能电源通过第一二极管D1从高压电容C上取高压电，转换成功率单元二次板卡可使用的24V低压电，并通过第二二极管D2接入功率单元的24VDC供电网络中，同时给充电电池充电；当功率单元掉电检修时高压电容C处于无能量状态，此时取能电源可以由24V低压转高压的DC/DC通过第五二极管D5单向供电，获得足以启动的电压，进行取能电源工作状态的检测，此部分的控制由控制逻辑部分完成；

第一二极管D1的反向耐压大于低压转高压DC/DC的最高转换电压，其存在保证了掉电情况下，充电电池供应二次板卡工作的有限能量不会给高压电容C充电；第五二极管D5的反向耐压大于功率单元的最大工作电压，其存在保证了功率单元正常工作时的高压不损坏低压转高压的DC/DC；

充电电池部分为充电电池和电池的充、放电保护电路、电池电压检测电路；在功率单元工作的正常情况下，充电电池在充满电后一直处于浮充状态，电池不对外供电；当充电电压降低到预定值时，充电电池认为功率单元掉电，将启动对无线模块的供电，无线模块根据接收到的控制命令，决定功率单元待机或者闭合第二开关K2，让充电电池为功率单元二次24V供电系统供电；在待机状态下，无线模块处于微功耗状态，直到被唤醒才转换为工作状态，以此节约充电电池内的有限能量；

外供电接口为功率单元检测预留接口，外部24V供电可插入直接为功率单元二次部分供电；当功率单元正常工作时此部分不能连接，当功率单元掉电检测时，此部分可插入24VDC电压，电压会通过第四二极管D4为功率单元24V供电网供电，并为充电电池充电，方便现场应急检测情况下使用；

取能控制部分的AD采样负责从取能电源的输入采集供电电压，转换成数字量供控制逻辑部分使用，并由24V供电网络供电；正常情况下AD采样采集的输入是从高压电容C经过第一二极管D1后的电压，当功率单元掉电并闭合了第一开关K1时，AD采样采集到低压转高压的DC/DC经过第五二极管D5后的输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种支持自动检测的功率单元二次电路拓扑，其特征在于，控制逻辑部分为功率模块二次控制中心，负责和阀控的通讯及功率单元的控制，由24V供电网络供电；控制逻辑部分和单元传感器接口通讯，采集功率单元内部状态信息：包括高压电容C状态、取能电源工作状态、功率元件温度，并分析上传；当功率单元掉电时，控制逻辑部分控制第一开关K1的闭合来启动取能电源高压电路检测；单元传感器接口接收功率单元其它传感器或采集终端的光口、电口信号反馈，并由24V供电网络供电。

3.根据权利要求1所述的一种支持自动检测的功率单元二次电路拓扑，其特征在于，无线模块采用wifi形式，和阀塔下的总控制通讯，当换流阀正常工作时，此部分电路处于无发送接收的待机状态，由24V供电网络供电；当阀塔掉电检修时，此部分电路由充电电池一直供电，可由阀塔下主机唤醒，进行无线数据传输控制，能够在接到功率单元检测命令时闭合第二开关K2，给整个功率单元二次电路上电，并和控制逻辑部分通讯进行自动检测配置。

4.权利要求1所述的一种支持自动检测的功率单元二次电路拓扑的功率单元自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）首先由充电电池部分判断功率单元是否掉电，如在阀塔停运情况下功率单元掉电，则启动无线模块进行无线收发配置，否则无线模块处于禁用状态并功率单元正常工作；

2）启动无线模块后，如未收到数据，则无线模块进入休眠节电模式，待0.1~1000s后自动唤醒，此时功率单元还处于阀塔停运及掉电模式，再次进行数据收发；如接到自动检测命令，则由无线模块部分电路控制第二开关K2闭合，由充电电池或外接电源为功率单元二次系统低压部分供电；

3）功率单元二次系统的控制逻辑部分成功启动后，通过与阀控通讯的光纤接收自动检测的配置信息，如自动检测配置中要求启用高压检测，则控制逻辑部分电路控制第一开关K1闭合，低压转高压的DC/DC模块工作输出高电压，可用于检测二次电路高压部分的工作状态；此时功率单元二次系统上电完成，可接受阀控下发的自动检测命令；

4）当完成自动检测流程，并将流程中检测到的参数成功反馈给阀控后，一次自动检测完成，否则等待自动检测流程执行，如阀控长时间未接到自检数据，则报自检超时并反馈故障信息；

5）如阀控下发的自检信息中不需要启动高压检测，则功率单元直接进入低压部分二次电路检测流程，接收到阀控下发的测试命令后，进行通讯、采集电路非高压部分的检测，当完成自动检测流程，并将流程中检测到的非高压部分参数成功反馈给阀控后，一次自动检测完成，否则等待自动检测流程执行，如阀控长时间未接到自检数据，则报自检超时并反馈故障信息。