本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備，具體涉及一種采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

igbt是電壓控制型器件，在它的柵極-發(fā)射極間施加十幾v的直流電壓，只有μa級(jí)的漏電流流過，基本上不消耗功率。但igbt的柵極-發(fā)射極間存在這較大的寄生電容，在驅(qū)動(dòng)脈沖電壓的上升及下降需要提供數(shù)a的充放電流，才能滿足開通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動(dòng)電路也必須輸出一定的峰值電流。igbt作為一種復(fù)合器件，存在著過流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問題。在過流時(shí)如果采用一般的速度封鎖柵極電壓，過高的電流變化率會(huì)引起過電壓，經(jīng)常采用軟關(guān)斷技術(shù)予以解決。軟關(guān)斷是指在過流和短路時(shí)，直接關(guān)斷igbt。但是軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測(cè)到過流信號(hào)就關(guān)斷很容易發(fā)生誤動(dòng)作。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號(hào)與啟動(dòng)保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致器件的di/dt增大，所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件仍然損壞了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種采用慢降柵壓的保護(hù)措施，降低故障時(shí)器件的功耗，有利于保護(hù)器件的采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：包括動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體，所述動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體內(nèi)設(shè)置有電流閉環(huán)控制電路；所述電流閉環(huán)控制電路包括依次電連接的濾波器、輸入接觸器km、電感l(wèi)、逆變器、第一pi調(diào)節(jié)器和坐標(biāo)變換模塊c2r/3s，坐標(biāo)變換模塊c2r/3s分別電連接至逆變器和負(fù)載，所述負(fù)載和濾波器連接至電源，所述坐標(biāo)變換模塊c2r/3s和逆變器間依次電連接有第二pi調(diào)節(jié)器、慢降柵壓過流保護(hù)電路和pwm發(fā)生器，所述坐標(biāo)變換模塊c2r/3s和負(fù)載間設(shè)有相互并聯(lián)的諧波電流檢測(cè)電路和鎖相環(huán)pll。

所述慢降柵壓過流保護(hù)電路包括依次電連接的第一三極管q1和第二三極管q2，第一三極管q1和第二三極管q2間通過驅(qū)動(dòng)電阻rg連接至故障檢測(cè)晶體管v1的基極，第二三極管q2連接至第一晶體管vt1的發(fā)射極，第一晶體管vt1的基極依次電連接有第一穩(wěn)壓二極管vz1和第一故障檢測(cè)二極管vd1，第一故障檢測(cè)二極管vd1連接至故障檢測(cè)晶體管v1的集電極；第一晶體管vt1的集電極依次電連接有光耦驅(qū)動(dòng)電路、第一電阻r1、第二穩(wěn)壓二極管vz2和第二故障檢測(cè)二極管vd2，第二故障檢測(cè)二極管vd2連接至第二晶體管vt2的基極；第一晶體管vt1的發(fā)射極通過第四電阻r4連接至第二晶體管vt2的集電極，第二晶體管vt2的發(fā)射極連接至故障檢測(cè)晶體管v1的基極，故障檢測(cè)晶體管v1的發(fā)射極接地。

所述第一晶體管vt1上設(shè)置有第二電容c2，第二穩(wěn)壓二極管vz2上設(shè)置有相互并聯(lián)的第一電容c1和第二電阻r2，第一三極管q1和第二三極管q2間通過第三電阻r3連接至第一穩(wěn)壓二極管vz1和第一故障檢測(cè)二極管vd1間。

所述第一晶體管vt1、第一三極管q1和故障檢測(cè)晶體管v1均為npn型，所述第二三極管q2和第二晶體管vt2均為pnp型。

所述輸入接觸器km上并聯(lián)有軟啟動(dòng)電阻r。

所述濾波器采用高通濾波器。

所述逆變器采用三相半橋逆變器。

所述諧波電流檢測(cè)電路包括fft模塊和ifft模塊。

所述裝置的總電流的頻率為64.8khz。

所述裝置的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間小于10ms。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用慢降柵壓的保護(hù)措施，使得降柵壓后沒有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功耗，對(duì)器件保護(hù)十分有利。若延時(shí)后故障信號(hào)依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號(hào)消失，驅(qū)動(dòng)電路則自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力，且本發(fā)明的采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)本裝置發(fā)出的電流和給定電流的差別，并通過變更數(shù)字濾波器的參數(shù)，自主校正參考電流，自主調(diào)整控制參數(shù)，從而抑制系統(tǒng)諧振，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步，輸入觸摸器km上并聯(lián)有軟啟動(dòng)電阻；系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，電源通過電阻r對(duì)母線電容充電，實(shí)施母線軟啟動(dòng)。

進(jìn)一步，濾波器采用高通濾波器，濾除逆變器的開關(guān)紋波。

進(jìn)一步，逆變器采用三相半橋逆變器，由igbt模塊組成，igbt是mosfet與雙極晶體管的符合器件。它既有mosfet易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電容流量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于mosfet與功率晶體管之間，可以正常工作于幾十khz頻率范圍內(nèi)。

進(jìn)一步，采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置總電流的頻率為64.8khz；通過采用4相交錯(cuò)并聯(lián)，使總電流的頻率達(dá)到64.8khz，這樣電流環(huán)的寬度可以大大提高。

進(jìn)一步，采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間小于10ms，采用開環(huán)控制，可兼顧穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度和補(bǔ)償?shù)目焖傩浴?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)膬?nèi)部控制電路示意圖；

圖2為本發(fā)明慢降柵壓過流保護(hù)電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。

參見圖1，本發(fā)明包括動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體內(nèi)設(shè)置有電流閉環(huán)控制電路；電流閉環(huán)控制電路包括依次電連接的濾波器、輸入接觸器km、電感l(wèi)、逆變器、第一pi調(diào)節(jié)器和坐標(biāo)變換模塊c2r/3s，坐標(biāo)變換模塊c2r/3s分別電連接至逆變器和負(fù)載，所述負(fù)載和濾波器連接至電源，所述坐標(biāo)變換模塊c2r/3s和逆變器間依次電連接有第二pi調(diào)節(jié)器、慢降柵壓過流保護(hù)電路和pwm發(fā)生器，坐標(biāo)變換模塊c2r/3s和負(fù)載間設(shè)有相互并聯(lián)的諧波電流檢測(cè)電路和鎖相環(huán)pll。輸入接觸器km上并聯(lián)有軟啟動(dòng)電阻r。濾波器采用高通濾波器。逆變器采用三相半橋逆變器。諧波電流檢測(cè)電路包括fft模塊和ifft模塊，負(fù)載電流經(jīng)過fft模塊快速傅氏變換后根據(jù)設(shè)置處理單次諧波，然后經(jīng)過ifft模塊快速傅里葉逆變換處理。裝置的總電流的頻率為64.8khz。裝置的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間小于10ms。

參見圖2，慢降柵壓過流保護(hù)電路包括依次電連接的第一三極管q1和第二三極管q2，第一三極管q1和第二三極管q2間通過驅(qū)動(dòng)電阻rg連接至故障檢測(cè)晶體管v1的基極，第二三極管q2連接至第一晶體管vt1的發(fā)射極，第一晶體管vt1的基極依次電連接有第一穩(wěn)壓二極管vz1和第一故障檢測(cè)二極管vd1，第一故障檢測(cè)二極管vd1連接至故障檢測(cè)晶體管v1的集電極；第一晶體管vt1的集電極依次電連接有光耦驅(qū)動(dòng)電路、第一電阻r1、第二穩(wěn)壓二極管vz2和第二故障檢測(cè)二極管vd2，第二故障檢測(cè)二極管vd2連接至第二晶體管vt2的基極；第一晶體管vt1的發(fā)射極通過第四電阻r4連接至第二晶體管vt2的集電極，第二晶體管vt2的發(fā)射極連接至故障檢測(cè)晶體管v1的基極，故障檢測(cè)晶體管v1的發(fā)射極接地。第一晶體管vt1上設(shè)置有第二電容c2，第二穩(wěn)壓二極管vz2上設(shè)置有相互并聯(lián)的第一電容c1和第二電阻r2，第一三極管q1和第二三極管q2間通過第三電阻r3連接至第一穩(wěn)壓二極管vz1和第一故障檢測(cè)二極管vd1間。第一晶體管vt1、第一三極管q1和故障檢測(cè)晶體管v1均為npn型，所述第二三極管q2和第二晶體管vt2均為pnp型。

參見圖1，本發(fā)明所述的采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，包括動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體；動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償柜體內(nèi)設(shè)置有電流閉環(huán)控制電路；電流閉環(huán)控制電路包括依次電連接的濾波器、輸入接觸器km、電感l(wèi)、逆變器、第一pi調(diào)節(jié)器和坐標(biāo)變換模塊c2r/3s；坐標(biāo)變換模塊c2r/3s與負(fù)載之間設(shè)置有諧波電流檢測(cè)電路和鎖相環(huán)；諧波電流檢測(cè)電路和逆變器之間依次設(shè)置有電連接的第二pi調(diào)節(jié)器和pwm發(fā)生器；第二pi調(diào)節(jié)器與pwm發(fā)生器之間設(shè)置有慢降柵壓過流保護(hù)電路。輸入觸摸器km上并聯(lián)有軟啟動(dòng)電阻r；系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，電源通過電阻r對(duì)母線電容充電，實(shí)施母線軟啟動(dòng)。濾波器采用高通濾波器，濾除逆變器的開關(guān)紋波。逆變器采用三相半橋逆變器，由igbt模塊組成，igbt是mosfet與雙極晶體管的符合器件。它既有mosfet易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電容流量大等優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于mosfet與功率晶體管之間，可以正常工作于幾十khz頻率范圍內(nèi)。采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置總電流的頻率為64.8khz；通過采用4相交錯(cuò)并聯(lián)，使總電流的頻率達(dá)到64.8khz，這樣電流環(huán)的寬度可以大大提高。采用慢降柵壓過流保護(hù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間小于10ms，采用開環(huán)控制，可兼顧穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度和補(bǔ)償?shù)目焖傩浴?/p>

參見圖2，上述慢降柵壓過流保護(hù)電路，正常工作時(shí)，因第一故障檢測(cè)二極管vd1的導(dǎo)通，降a點(diǎn)的電壓鉗位在第一穩(wěn)壓二極管vz1的擊穿電壓以下，第一晶體管vt1始終保持截止?fàn)顟B(tài)。v1通過驅(qū)動(dòng)電阻rg正常開通和關(guān)斷。電容c2為硬開關(guān)應(yīng)用場(chǎng)合提供一很小的延時(shí)，使得故障檢測(cè)晶體管v1開通時(shí)uce有一定的時(shí)間從高電壓降到通態(tài)壓降，而不使保護(hù)電路動(dòng)作。

當(dāng)電路發(fā)生過流和短路故障時(shí)，故障檢測(cè)晶體管v1上的ucc上升，a點(diǎn)電壓隨之上升，到一定值時(shí)，第一穩(wěn)壓二極管vz1擊穿，第一晶體管vt1開通，b點(diǎn)電壓下降，第一電容c1通過第一電阻r1充電，電容電壓從零開始上升，當(dāng)電容電壓上升到約1.4v時(shí)，第二晶體管vt2開通，柵極電壓uge隨電容電壓的上升而下降，通過調(diào)節(jié)第一電容c1的數(shù)值，可控制電容的充電速度，進(jìn)而控制uge的下降速度；當(dāng)電容電壓上升到第二穩(wěn)壓二極管vz2的擊穿電壓時(shí)，第二穩(wěn)壓二極管vz2擊穿，uge被鉗位在一固定數(shù)值上，慢降柵壓過程結(jié)束，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路通過光耦輸出過流信號(hào)。如果在延時(shí)過程中，故障信號(hào)消失了。則a點(diǎn)電壓降低，第一晶體管vt1恢復(fù)截止，第一電容c1通過第二電阻r2放電，d點(diǎn)電壓升高，第二晶體管vt2也恢復(fù)截止，ugc上升，電路恢復(fù)正常工作。降柵壓后沒有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功耗，延長(zhǎng)了器件抗短路的時(shí)間，而且能夠降低器件關(guān)斷時(shí)的di/dt，對(duì)器件保護(hù)十分有利。若延時(shí)后故障信號(hào)依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號(hào)消失，驅(qū)動(dòng)電路則自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。