CN102110977A - 一种风电变流器直流母线电压过压保护方法及电路 - Google Patents

Abstract

一种风电变流器直流母线电压过压保护方法及电路，由DSP芯片软件查表方式，按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波信号，此方波信号与常值信号进行比较，输出一定幅值、同频率、同正占空比的方波信号，即完成第一次比较输出的电路为一级比较电路；该方波信号再经过特殊电路处理，使其变为常值信号，并使该常值信号达到预定的直流母线电压过压保护值的大小，该常值信号与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将输出信号送入DSP芯片中，即完成第二次比较输出的电路为二级比较电路，由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。

Description

一种风电变流器直流母线电压过压保护方法及电路

技术领域

本发明属于一种过压保护的方法及电路，具体涉及一种风电变流器直流母线电压过压保护方法及电路。

背景技术

风电变流器在中间直流母线电压超过一定限值时会引起变流器非常态工作，容易出现故障，所以一般的变流器都会配合直流母线电压过压保护电路使用。目前，在风电变流器中，直流母线电压大多是采用电阻分压获取被保护值的高限制值，经比较器比较输出代表直流母线电压过压的信号送给DSP这种方法。采用这种方法的过压保护电路的电压高限制值只能通过硬件器件的更改才能改变，而硬件器件电阻的阻值又受电路板焊盘大小的限制，因此基本上某一个变流器的直流母线过压保护硬件就决定了直流母线电压高限制值，这使得过压保护电路的应用非常不灵活，更改过压保护值也十分困难。

针对现有技术中的不足，提出本发明。

发明内容

为了克服现有的风电变流器直流母线电压过压保护方法的不足，本发明提供一种风电变流器直流母线电压过压保护方法及电路，使过压保护电路的电压高限制值可以通过软件宽范围调节，而且基本不需要相应DSP的I/O端口驱动，使DSP的驱动能力可以用于其它方面，节约了资源。

本发明采用的技术方案是：一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，由DSP芯片软件查表方式，按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波信号，此方波信号与常值信号进行比较，输出一定幅值、同频率、同正占空比的方波信号（称完成第一次比较输出的电路为一级比较电路）；该方波信号再经过特殊电路处理，使其变为常值信号，并使该常值信号达到预定的直流母线电压过压保护值的大小，该常值信号再与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将输出信号送入DSP芯片中（称完成第二次比较输出的电路为二级比较电路），由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。

所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

所述一级比较电路可以由第一级比较器和分压电路组成。

所述特殊电路可以是RC积分电路。

所述二级保护电路可以由第二级比较器构成。

一种风电变流器直流母线电压过压保护电路，包括分压电路，主要由比较器构成的比较电路，RC积分电路，其中分压电路的中间电压用于与DSP芯片输出的方波信号进行比较，得到更趋近于理想状态的方波信号，该方波信号经RC积分电路处理，输出一个微小脉动的常值信号，且该常值信号的大小与预定的直流母线电压过压保护值相等，该常值信号再与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将比较后的输出信号送入DSP芯片，由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

本发明与现有技术最大的区别就是直流母线电压过压保护值的改变方法不一样，传统方法是采用改变硬件的方式，本发明采用的是软件查表并借助简单辅助电路的方式，本发明直流母线电压过压保护方法及电路具有以下显著优点：

1.本发明打破传统采用硬件电路电阻分压方式获得直流母线电压过压保护值的方法，利用DSP芯片软件更改直流母线电压过压保护值，可灵活应用于风电变流器产品试制阶段及容量可调的风电变流器中；通过使用第一比较器，使得一次比较的输出更加理想，也减少了DSP芯片I/O端口的驱动量；RC积分电路不仅起到滤波的作用，使整个电路更加稳定，而且使方波信号变为常值信号；

2.整个电路具有安全、稳定、可靠、精度高且线性度好等优点；

3.整个电路实用性强，与采用硬件分压获得直流母线电压过压保护值的技术方案比，本发明简单可靠，效果更好，无需更换硬件即可获得不同的保护值，大大节约生产成本。

下面通过附图和具体实施方式来进一步阐述本发明。

附图说明

图1为本发明所述一种风电变流器直流母线电压过压保护电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，由DSP芯片软件查表方式，按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波信号，此方波信号与常值信号进行比较，输出一定幅值、同频率、同正占空比的方波信号（称完成第一次比较输出的电路为一级比较电路）；该方波信号再经过积分电路处理，使其变为常值信号，并使该常值信号达到预定的直流母线电压过压保护值的大小，该常值信号再与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将输出信号送入DSP芯片中（称完成第二次比较输出的电路为二级比较电路），由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。

所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

所述一级比较电路可以由第一级比较器和分压电路组成。

所述特殊电路可以是RC积分电路。

所述二级保护电路可以由第二级比较器构成。

根据上述方法所提出的一种风电变流器直流母线电压过压保护电路，包括第一级比较器U1B、第二级比较器U2B，电路所需的5个电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1。阻值相等的电阻R1、R2构成分压电路，分压电路的中间分压值（常值信号）接第一级比较器U1B的负输入，作为第一级比较器U1B的基准电压，DSP芯片软件程序输出的生成直流母线电压过压保护值（方波信号）Udc-com接第一级比较器U1B的正输入，R3为第一级比较器U1B的上拉电阻，根据第一级比较器U1B的需要选择阻值，第一级比较器U1B的输出端接RC积分电路的电阻R4，电阻R4的另一端接电容C1，同时接第二级比较器U2B的负输入，C1的另一端接模拟地，R4、C1的大小根据直流母线过压保护值及DSP输出方波来选取，实际检测的直流母线电压的转换值Udc接第二级比较器U2B的正输入，R35为第二级比较器U2B的上拉电阻，根据第二级比较器U2B的需要选择阻值。

该电路的工作原理如下：由DSP芯片软件查表方式，按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波信号Udc-com，Udc-com作为第一级比较器U1B的正输入信号，由R1、R2构成的分压电路的中间电压作为第一级比较器U1B的负输入信号，经第一比较器U1B进行比较后输出方波信号Udc-out，Udc-out经过由R4、C1构成的积分电路处理后，变为常值信号Udc-ref，且该常值信号Udc-ref的大小与直流母线电压过压保护值相等，Udc-ref接第二级比较器U2B的负输入，实际检测的直流母线电压的转换值Udc接第二级比较器U2B的正输入，Udc-ref和Udc经第二级比较器U2B比较之后将输出信号送入DSP芯片，由DSP芯片完成是否过压的判断。

实施例一

一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，由DSP软件查表方式按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波，经过与一常值进行比较，输出一定幅值、同频率、同正占空比的方波，此级称为一级比较电路；信号再经RC积分电路后得到一常值，即为直流母线电压过压保护值，该值与实际检测的电压转换值进行比较后送入DSP中，从而判定风电变流器直流母线电压是否过压，此级称为二级比较电路。

所述的一级比较电路是由第一比较器和第一分压电路组成，此比较器的作用是使DSP芯片I/O端口的驱动量减少，因比较器输入端无电流，且起到输出方波比DSP直接输出方波更趋近于理想波形。

所述的RC积分电路是由一个电阻和一个电容构成，电阻一端接输入信号，另一端与电容相连，电容另一端接地，该电路起到滤除输入信号中不必要的高频成分且使得脉冲波转变为一常值。

所述的二级比较电路由第二比较器构成，将前一级RC积分电路的输出作为直流母线电压过压保护值，与实际电压换算值进行比较，输出表示直流母线电压是否过压的信号。

所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

本发明的直流母线电压过压保护电路，包括R1、R2两个电阻构成的分压电路，两个比较器构成的比较电路，一个RC积分电路。其中，两个电阻构成的分压电路的中间电压用于与DSP输出的方波信号进行比较，输出更加趋近于理想方波的信号进入低通滤波电路，低通滤波器输出的信号为一微小脉动的常值，此常数值即为直流母线电压过压保护值，实际直流母线电压的换算值与此值进行比较，输出表示直流母线电压过压的信号。

本直流母线电压过压保护电路中各参数满足以下要求：

R1=R2；

R3为一级比较器的上拉电阻，根据一级比较器的原理选择阻值；

R4、C1根据直流母线过压保护值及DSP输出方波来选取；

R5为二级比较器的上拉电阻，根据二级比较器的原理选择阻值。

综合上述分析，本发明直流母线电压过压保护电路具有以下显著优点：

1. 本发明打破传统采用硬件电路电阻分压方式获得直流母线电压过压保护值的方法，利用DSP软件更改直流母线电压过压保护值，可灵活应用于风电变流器产品试制阶段及容量可调的风电变流器中。

2. 整个电路具有安全、稳定、可靠、精度高且线性度好等优点。

3．整个电路实用性强，与采用硬件分压获得直流母线电压过压保护值方案比，简单可靠，效果更好，无需更换硬件即可获得不同的保护值，大大节约生产成本。

Claims (10)

1.一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，其特征在于：由DSP芯片软件查表方式，按实际需要的直流母线电压过压保护值对应产生一定幅值、一定频率、一定正占空比的方波信号，此方波信号与常值信号进行比较，输出一定幅值、同频率、同正占空比的方波信号，即完成第一次比较输出的电路为一级比较电路；该方波信号再经过特殊电路处理，使其变为常值信号，并使该常值信号达到预定的直流母线电压过压保护值的大小，该常值信号与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将输出信号送入DSP芯片中，即完成第二次比较输出的电路为二级比较电路，由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。

2.根据权利要求1所述的一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，其特征在于：所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

3.根据权利要求1或2所述的一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，其特征在于：所述一级比较电路可以由第一级比较器和分压电路组成。

4.根据权利要求1或2所述的一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，其特征在于：所述特殊电路可以是RC积分电路。

5.根据权利要求1或2所述的一种风电变流器直流母线电压过压保护方法，其特征在于所述二级保护电路可以由第二级比较器构成。

6.一种风电变流器直流母线电压过压保护电路，其特征在于：包括分压电路，主要由比较器构成的比较电路，RC积分电路，其中分压电路的中间电压用于与DSP芯片输出的方波信号进行比较，得到更趋近于理想状态的方波信号，该方波信号经RC积分电路处理，输出一个微小脉动的常值信号，且该常值信号的大小与直流母线电压过压保护值相等，该常值信号再与实际检测的直流母线电压的转换值进行比较，将比较后的输出信号送入DSP芯片，由DSP芯片判定风电变流器直流母线电压是否过压。

7.根据权利要求6所述的风电变流器直流母线电压过压保护电路，其特征在于：所述的直流母线电压过压保护值更改是通过DSP软件程序更改，更改软件程序使得输出的脉冲波正占空比和频率改变，从而改变过压保护值，而不用改变R、C的值。

8.根据权利要求6或7所述的风电变流器直流母线电压过压保护电路，其特征在于：所述一级比较电路可以由第一级比较器和分压电路组成。

9.根据权利要求6或7所述的风电变流器直流母线电压过压保护电路，其特征在于：所述特殊电路可以是RC积分电路；所述二级保护电路可以由第二级比较器构成。

10.根据权利要求6或7所述的风电变流器直流母线电压过压保护电路，其特征在于：所述直流母线电压过压保护电路中各参数满足以下要求：

R1=R2；

R3为一级比较器的上拉电阻，根据一级比较器的原理选择阻值；

R4、C1根据直流母线过压保护值及DSP输出方波来选取；

R5为二级比较器的上拉电阻，根据二级比较器的原理选择阻值。

Images