[发明专利]一种多电平变流器控制系统

摘要

本发明公开了一种多电平变流器控制系统，包括变流器主电路、隔离驱动保护电路、输入滤波器、辅助开关电源、信号采样与调理电路和控制电路；本发明主要针对风力发电机组变流器控制系统来设计。在对现有控制系统通用方案以及设计需求分析的基础上，本设计采用微处理器芯片与逻辑编程器件相结合的方式来完成多电平变流器控制系统的实现，即负责信号釆集及控制计算，完成矢量运算，将结果发送给通过对编程产生触发脉冲；主要负责波形的产生，从而来控制变流器工作。将原来芯片执行的控制波形的生成功能转移到逻辑编程器件内完成，使处理器能从事更高一级的运算工作和更复杂的控制工作，以便于提高控制系统的稳定性。

主权项

一种多电平变流器控制系统，其特征在于，包括变流器主电路、隔离驱动保护电路、输入滤波器、辅助开关电源、信号采样与调理电路和控制电路；所述变流器主电路包括发电机侧变流器和电网侧变流器，所述发电机侧变流器和电网侧变流器均采用智能功率模块构成电压型多电平变流器的主回路，智能功率模块将驱动保护电路与IGBT模块集成封装在一模块内，并且智能功率模块釆用与逻辑电平兼容的标准化的栅控接口；所述驱动保护电路通过外部的接口电路与控制电路连接，其驱动功能是由FPGA产生的固定占空比的PWM控制信号，经光耦隔离电路，实现系统的控制电路与主电路的电气有效隔离；再经由推挽驱动电路送到主电路上各桥臂IGBT开关器件的栅极，向IGBT开关器件提供足够的栅极充、放电电流；同时，保护功能是在变流器主电路发生故障情况下各故障输出信号通过外接的接口电路传输到PWM发生器，FPGA会关断PWM控制信号输出，从而对IGBT开关器件实施保护；所述输入滤波器的输入侧安装三相LC滤波器，用于滤除输入电流中由IGBT开关器件动作所产生的高频谐波成分，减小对电网侧的高频谐波污染，并提高输入功率因数；输入滤波器的转折频率由滤波电感、电容值决定；所述辅助开关电源包括主电源模块和辅助电源模块，主电源模块和辅助电源模块由半桥DC‑DC变换电路、高频隔离变压器和整流滤波电路构成；主电源模块由变流器三相输入电压源中的一相供电；辅助电源模块由变流器中的直流环节电容储能为弱电控制系统供电；所述信号采样与调理电路需要采样的信号有发电机转速、电网电压、电网频率、转子位置角、定子端电压、定子端交流频率和转子端电压；信号调理电路对各个电压、电流传感器实时釆集到的电网电压和定、转子电压及定、转子电流进行滤波、整形、隔离；并对各个被测量信号分别采样调理；各个被测量信号经过信号调理电路，变为DSP所要求的范围内的模拟信号，送至DSP的A/D输入通道进行转换；所述控制电路包括DSP芯片和FPGA芯片，DSP芯片完成对各个被测量信号的采集与控制，FPGA可编程器件负责空间矢量PWM波形的生成；DSP芯片在进行控制计算任务后，会定时更新各桥臂上IPM功率模块的触发信号而后送入FPGA芯片；DSP芯片最新的触发信号宽度会被存入FPGA芯片，发出空间矢量PWM波形。