三相pwm整流電路的缺相故障檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及三相PWM整流電路的缺相故障檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 三相PWM整流電路在工業(yè)及新能源發(fā)電領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在礦山、油田、港口 等工業(yè)現(xiàn)場需要應(yīng)用大功率四象限變頻器，而如今的四象限變頻器大多應(yīng)用三相PWM整流 技術(shù);在風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等領(lǐng)域，三相PWM整流電路也是其中重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。這些應(yīng) 用領(lǐng)域中都需要對(duì)缺相故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定位并報(bào)警，因而要求三相PWM整流電路具備缺 相故障檢測(cè)及報(bào)警停機(jī)的能力。
[0003] 目前三相PWM整流電路中的缺相故障檢測(cè)大多沿用傳統(tǒng)變頻器和電力系統(tǒng)的方 法，這些方法基本分為兩類:直接相電壓檢測(cè)法;間接檢測(cè)法。
[0004] 直接相電壓檢測(cè)法具有檢測(cè)直接、故障定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。其中最具代表性的即為 傳統(tǒng)變頻器所采用的高阻隔離整流法。該方法通過整流橋?qū)⑷嘟涣麟娬鳛橹绷麟妷海?三相交流電正常和缺相故障時(shí)，整流后的直流電壓值將不同，根據(jù)該直流電壓值的大小即 可判斷缺相故障是否發(fā)生。然而三相ΠΜ整流電路中，由于直流側(cè)電容的儲(chǔ)能作用，在缺相 故障發(fā)生時(shí)，直流母線電壓將維持短時(shí)恒定，根據(jù)三相PWM整流電路的工作原理易知，該恒 定的直流母線電壓將會(huì)被逆變?yōu)槿嘟涣麟妷菏┘佑谌郟WM整流電路的交流輸入端，且 逆變而來的三相交流電壓與原電網(wǎng)電壓只有細(xì)微的相角與幅值差異，易造成電網(wǎng)未發(fā)生缺 相故障的假象。
[0005] 因此在三相PWM整流電路中，包括高阻隔離整流法在內(nèi)的所有直接相電壓檢測(cè)法 都無法有效的對(duì)缺相故障進(jìn)行檢測(cè)。
[0006] 間接檢測(cè)法主要是通過對(duì)三相PWM整流電路的直流母線紋波電壓和交流輸入電流 檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到紋波電壓較高，且某相交流輸入電流為零時(shí)，即可判斷缺相故障發(fā)生。但是 由于直流母線電壓的紋波電壓幅值較低，很難準(zhǔn)確檢測(cè)，同時(shí)相電流為零時(shí)，檢測(cè)電路的干 擾很難排除，所以間接檢測(cè)法的檢測(cè)精度較低，且誤報(bào)率較高。
[0007] 針對(duì)直接相電壓檢測(cè)法在三相PWM整流電路中檢測(cè)失效，間接檢測(cè)法檢測(cè)精度較 低，誤報(bào)率較高的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種檢測(cè)方法和利用該方法的檢測(cè)裝置，該檢測(cè)方 法可在保證三相PWM整流電路正常工作情況下，采用各種直接相電壓檢測(cè)法，有效避免傳統(tǒng) 直接相電壓檢測(cè)法在三相PWM整流電路失效的缺點(diǎn)，從而快速、準(zhǔn)確定位缺相故障并報(bào)警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一技術(shù)方案為一種三相pmi整流電路的缺相故障 檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟，進(jìn)入PWM中斷后，
[0009 ] 步驟1，設(shè)定中斷周期ΤΡ，清零計(jì)數(shù)器Ti、T2、T3，
[0010] ^a,tTfy, 計(jì)數(shù)器?Τ2的計(jì)數(shù)值增加1，
[0011] 步驟3,將三相輸入電流
渝入電流控制環(huán)(32)，進(jìn)行電流PI 調(diào)節(jié)，
[0012] 步驟4，判斷Ti = kiTp是否成立，如成立執(zhí)行步驟5，如不成立，進(jìn)入步驟6，其中，ki 為決定電壓控制環(huán)(31)控制周期的系數(shù)，
[0013] 步驟5,將直流母線電壓輸入電壓控制環(huán)(31)，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，同時(shí)計(jì)數(shù)器 Ti清零，
[0014] 步驟6，判斷T2 2 k2Tp是否成立，如成立，執(zhí)行步驟7，如不成立，進(jìn)入步驟9，其中系 數(shù)1?為決定PWM整流電路(2)封鎖周期系數(shù)，
[0015] 步驟7，對(duì)PWM整流電路(2)的功率開關(guān)執(zhí)行封鎖操作，同時(shí)計(jì)數(shù)器T3的計(jì)數(shù)值加1， [0016 ]步驟8,進(jìn)行缺相判斷，
[0017] 步驟9，判斷T3 = k3Tp是否成立，如成立，進(jìn)入步驟10，如不成立，出PWM中斷，執(zhí)行主 程序循環(huán)代碼，等待進(jìn)入下次PWM中斷，其中，k3為決定PWM整流電路(2)封鎖時(shí)長的系數(shù)，根 據(jù)缺相檢測(cè)所需要的時(shí)長確定，
[0018] 步驟10，執(zhí)行PWM整流電路(2)功率開關(guān)解除封鎖操作，出PWM中斷，執(zhí)行主程序循 環(huán)代碼，等待進(jìn)入下次PWM中斷。
[0019] 第二技術(shù)方案基于第一技術(shù)方案，其特征在于，還具有步驟11，步驟11中，保存本 中斷周期的采樣彳]
S作下一中斷周期控制的初始 狀態(tài)值，出PWM中斷，執(zhí)行主程序循環(huán)代碼，等待進(jìn)入下次PWM中斷。
[0020] 第三技術(shù)方案基于第二技術(shù)方案，其特征在于，系數(shù)h優(yōu)選5~10，系數(shù)k2優(yōu)選(2~ 5)ki〇
[0021] 第四技術(shù)方案基于第1至3中任一技術(shù)方案，其特征在于，步驟8中，采用高阻隔離 整流電路，由整流橋?qū)⑷嘟涣麟娬鳛橹绷麟妷汉蟛蓸?，根?jù)采樣電壓與基準(zhǔn)電壓的比 較檢測(cè)缺相。
[0022] 第五技術(shù)方案為一種三相PWM整流電路的缺相故障檢測(cè)裝置，其特征在于，包括， 電壓控制環(huán)（31)、電流控制環(huán)（32)、PWM信號(hào)發(fā)生器（33)、PWM整流電路（2)、缺相檢測(cè)器 (34)、缺相檢測(cè)控制器(35)，
[0023] 進(jìn)入P麗中斷后，所述缺相檢測(cè)控制器(35)和缺相檢測(cè)器(34)按照第1至4中任一 技術(shù)方案記載的方法檢測(cè)缺相。
【附圖說明】
[0024] 圖1為采用直接相電壓檢測(cè)法檢測(cè)缺相故障的本發(fā)明實(shí)施方式的 [0025] 三相P麗整流電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026] 圖2為三相PWM整流電路交流端的電壓說明圖；
[0027] 圖3為圖1中控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖4為本發(fā)明缺相故障檢測(cè)方法的流程圖。
[0029] 標(biāo)號(hào)說明
[0030] 1-交流供電電路2-PWM整流電路
[0031 ] 3-控制器 31-電壓控制環(huán)
[0032] 32-電流控制環(huán) 33-P麗信號(hào)發(fā)生器
[0033] 34-缺相檢測(cè)器 35-缺相檢測(cè)控制器
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1為采用直接相電 壓檢測(cè)法檢測(cè)缺相故障的本發(fā)明實(shí)施方式的三相PWM整流電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0035] 如圖1所示，星性連接的三相交流電網(wǎng)1通過電感L(Lu、Lv、Lw)連接在PWM整流電路2 的三相交流輸入端。在三相PWM整流電路2的直流端并接有串聯(lián)的電容C1和C2。三相交流電 網(wǎng)1的供電經(jīng)PWM整流電路2整流后，在電容C1和C2的兩端形成直流母線電壓Udc?？刂破?控 制ΠΜ整流電路2中功率開關(guān)的的開和關(guān)。ΠΜ整流電路2中的功率開關(guān)為IGBT，具體結(jié)構(gòu)為 現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0036]由Pmi整流電路的工作原理可知，在圖1中的a、b、c點(diǎn)處產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓U、V、W相 位、幅值差異很小的電壓R、S、T，其示意圖如圖2所示，由于R、S、T與U、V、W的差異較小，當(dāng)U、 V、W的某相發(fā)生缺相故障時(shí)，由于R、S、T的作用，在圖1中的A、B、C點(diǎn)處依然可測(cè)得與原電壓 基本相同的相電壓的存在，因而通過檢測(cè)交流端的電壓來判斷缺相故障的直接檢測(cè)法會(huì)失 效。
[0037]本發(fā)明通過周期性控制PWM整流電流2功率開關(guān)器件的IGBT封鎖一定時(shí)間，為缺相 檢測(cè)電路開辟有效窗口時(shí)間，在此窗口時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生R、S、T電壓，因而傳統(tǒng)的直接相電壓 檢測(cè)方法將不會(huì)失效，可快速、準(zhǔn)確檢測(cè)出三相PWM整流電路的缺相故障。
[0038] 圖3為圖1中控制器的結(jié)構(gòu)框圖?？刂破?具有，電壓控制環(huán)31、電流控制環(huán)32、PWM 信號(hào)發(fā)生器33、缺相檢測(cè)器34、缺相檢測(cè)控制器35。
[0039] 目標(biāo)電壓Uref和直流母線電壓￡^(_.的差值作為控制量輸入電壓控制環(huán)31進(jìn)行 調(diào)節(jié)，如對(duì)控制量進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。電壓控制環(huán)31輸出的電流指令。和由傳感器檢測(cè)到的三相 交流電流心 (?3ν)、的差值作為電流控制量輸入電流控制環(huán)32,進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。 電流控制量經(jīng)ΡΙ調(diào)節(jié)后，輸入到PWM信號(hào)發(fā)生器33產(chǎn)生PWM信號(hào)控制PWM整流電路2中的功率 開關(guān)的IGBT的開和關(guān)，將三相交流整流成直流的母線電壓。以下根據(jù)流程圖對(duì)缺相故障的 檢測(cè)進(jìn)行說明。
[0040] 圖4為本發(fā)明缺相故障檢測(cè)方法的流程圖。進(jìn)入PWM中斷后，缺相檢測(cè)控制器35執(zhí) 行以下的步驟