CN103997196B - 一种用于apf电路的实时保护装置和保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于APF电路的实时保护装置和保护方法，所述的保护装置包括微处理单元、交流电压检测器、直流电压检测器、DC/AC转换器、DC/DC转换器和保护开关；所述的保护方法具体为：微处理单元实时检测电网侧的交流电压是否为零，若是，则微处理单元控制运行开关断开同时控制保护开关闭合；DC/DC转换器降低高压电容两端的直流电压，并将降低后的直流电压传递给DC/AC转换器；DC/AC转换器将降低后的直流电压转化为交流电压，并将交流电压传递给电源，对APF电路进行供电，直到消耗完高压电容里的直流电压。与现有技术相比，本发明具有可对APF整流器部分进行保护、保证APF安全可靠运行等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种APF的保护装置，尤其是涉及一种用于APF电路的实时保护装置和保护方法。
背景技术
近来，由于我国工业的迅速发展，电力电子装置产品的应用越来越广泛，电网中的谐波及无功问题越来越严重，因此，电力用户对供电可靠性和供电质量也提出了更高、更新的要求。有源电力滤波器(APF)是“用户电力技术”中一种非常重要的装置，基本工作原理都是采用实时准确的检测方法，得到电网电压或电流中的波动、不对称、谐波等畸变分量，利用快速的电力电子功率器件(IGBT)产生与其相反的波形，再将其抵消掉，这种补偿器主要用来对非线性负荷所产生的谐波源进行治理，因此，APF将广泛应用于电网中的谐波补偿和治理。
有源电力滤波器的运行方式：图1为现有有源电力滤波器的电路图，电路主要由运行开关6、电源1、控制器2、驱动板3、IGBT功率模块4以及高压电容5组成，该电路主要采用三相全桥电压型PWM变流器，变流器的作用主要是将电网的电压经IGBT功率模块整流后为储能电容充电，使母线电压维持在某个稳定的值，在这个过程中变流器主要工作在整流状态，当主电路产生补偿电流时，变流器工作在逆变状态；驱动板用以控制IGBT功率模块管子的开通和关断，若上下桥臂的两个管子都处于开通状态将会短路。高压电容的稳态电压值可达DC750V-DC850V(峰值为DC1000V)，若APF运行时突然断电，控制器将停止运行，驱动板将不再对IGBT控制，此时同一桥臂上下管可能会直通，一旦直通高压储能电容所存储的电能将会导致IGBT功率模块管子爆裂并烧毁驱动板。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可对APF整流器部分进行保护、保证APF安全可靠运行的用于APF电路的实时保护装置和保护方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于APF电路的实时保护装置，所述的APF电路包括电源、控制器、驱动板、IGBT功率模块、高压电容和运行开关，所述的保护装置包括微处理单元、交流电压检测器、直流电压检测器、DC/AC转换器和保护开关，所述的交流电压检测器连接在运行开关与电网之间，所述的直流电压检测器与高压电容连接，所述的DC/AC转换器的一端与高压电容连接，另一端连接保护开关，所述的微处理单元分别连接交流电压检测器、直流电压检测器、保护开关和运行开关。
所述的保护装置还包括DC/DC转换器，所述的DC/DC转换器连接在高压电容和DC/AC转换器之间。
所述的DC/DC转换器为直流降压转换器。
一种用于APF电路的实时保护方法，该方法包括以下步骤：
1)交流电压检测器实时检测电网侧的交流电压并传输给微处理单元，同时直流电压检测器实时检测高压电容两端的直流电压并传输给微处理单元；
2)微处理单元实时判断交流电压是否为零，若是，则执行步骤3)，若否，则返回步骤1)；
3)微处理单元控制运行开关断开同时控制保护开关闭合；
4)DC/DC转换器降低高压电容两端的直流电压，并将降低后的直流电压传递给DC/AC转换器；
5)DC/AC转换器将降低后的直流电压转化为交流电压，并将交流电压传递给电源，对APF电路进行供电，直到消耗完高压电容里的直流电压。
与现有技术相比，本发明为了消除APF电路突然发生断电情况时所带来的风险，通过DC/AC转换器即时将高压电容里的直流电能转换成交流220V并供给整个APF装置，使其能够消耗高压电容里的剩余电能，并继续对驱动板以及IGBT进行控制，从而达到对APF整流器部分的保护，保证APF安全可靠运行。
附图说明
图1为现有APF电路的结构示意图；
图2为本发明保护装置的结构示意图；
图3为本发明与APF电路的连接示意图；
图4为本发明保护方法的流程示意图；
图5为本发明DC/DC转换器的电路示意图；
图6为本发明DC/AC转换器的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图2-图3所示，一种用于APF电路的实时保护装置，所述的APF电路包括电源1、控制器2、驱动板3、IGBT功率模块4、高压电容5和运行开关6，所述的保护装置包括微处理单元7、交流电压检测器8、直流电压检测器9、DC/AC转换器10、DC/DC转换器11和保护开关12，所述的交流电压检测器8连接在运行开关6与电网之间，所述的直流电压检测器9与高压电容5连接，所述的DC/AC转换器10的一端与高压电容5连接，另一端连接保护开关12，所述的DC/DC转换器11连接在高压电容5和DC/AC转换器10之间，所述的微处理单元7分别连接交流电压检测器8、直流电压检测器9、保护开关12和运行开关6。
所述的DC/DC转换器11为直流降压转换器。
如图4所示，一种用于APF电路的实时保护方法，该方法包括以下步骤：
1)交流电压检测器8实时检测电网侧的交流电压并传输给微处理单元7，同时直流电压检测器9实时检测高压电容两端的直流电压并传输给微处理单元7；
2)微处理单元7实时判断交流电压是否为零，若是，即电网突然断电，则执行步骤3)，若否，则返回步骤1)；
3)微处理单元7控制运行开关6断开同时控制保护开关12闭合；
4)DC/DC转换器11降低高压电容5两端的直流电压，把高压电容5里DC750V-1000V电压降至DC400V左右，并将降低后的直流电压传递给DC/AC转换器10；
5)DC/AC转换器10将降低后的直流电压转化为交流电压，将DC400V电压转变成220V交流电压，并将交流电压传递给电源，对APF电路进行供电，直到消耗完高压电容里的直流电压。
电网突然断电，电源将不再给控制器供电，驱动板将停止运行，意味着驱动板将不再控制IGBT功率模块工作，此时IGBT功率模块的上下管子有可能同时处于开通状态，就会出现高压电容里所存储的750V(峰值可达1000V)直流电压直接从正母线流经同一桥臂上管、下管再流到负母线，形成短路使得IGBT功率模块的管子短路爆裂并引起驱动板的损坏。本发明在APF电路中加入DC/AC转换器10，并实时检测装置中的电压，一旦发现电网失压，微处理单元7将自动断开运行开关6闭合保护开关12，并利用DC/AC转换器的能量转换功能将高压电容5里所存储的直流电压转换成交流220V电压供给装置，APF可继续工作逐渐耗尽高压电容里的电压以达到安全可靠地关断IGBT功率模块且同时保护驱动板的安全，另外还可以对此次事件进行有效地记录。
本实施例中DC/DC转换器的工作原理如图5所示：
来自PV模块的直流输入被馈送到反激初级。经调制的高频正弦PWM用于驱动反激MOSFET，以在反激输出电容上产生整流的正弦输出电压/电流。两个反激转换器的工作相位相差180度，以实现交错运行。
反激拓扑有两种工作模式。
·模式1：当反激MOSFET(U2/U8)导通时，能量存储在反激变压器(T1/T4)的初级。二极管(D1/D7)处于截止状态，因为施加到该二极管上的电压与变压器次级绕组形成反向偏置。在此期间，反激变压器像电感那样工作，变压器(T1/T4)的初级电流(Ipri1/Ipri2)线性增大，负载电流由输出电容提供。
·模式2：当反激MOSFET关断时，施加在初级绕组上的电压会反向，从而产生次级绕组的电压，该电压使输出二极管(D1/D7)正向偏置。初级中存储的能量会传送到次级，这会使输出电容充电并为负载提供电流。在此期间，输出电压会直接施加于变压器次级绕组，进而使二极管电流线性减小，电容(C1/C2、C16/C17)和MOSFET(U42/U6)等构成有源钳位电路，用于将反激MOSFET(U2/U8)电压钳位在安全值。有源钳位技术可以将漏感能量反馈到输出，提高电路效率，并且实现主管和辅管的ZVS，减小电路的开关损耗。
本实施例中DC/AC转换器的工作原理如图6所示：
经调制的正弦PWM产生经调制的正弦初级MOSFET电流，从而产生二极管的次级二极管电流，经调制的正弦次级二极管电流的平均值会在出电容上产生整流正弦电压/电流。H桥(可控硅D3/D4、MOSFET U4/U5)用于将整流输出电压/电流转换成正弦电压/电流。因此，SCR以工频进行开关。数字PLL使得逆变器的输出与电网同步。MPPT控制输出电流幅值/有效值。输出电流的波形由电流控制环进行控制。反激MOSFET的正弦调制PWM操作将能量包传送至逆变器的输出电容。
本发明利用DC/AC转换器将储能高压电容里的直流电能转换成交流电能供给APF电路，以便消除APF在运行过程中突然断电时高压电容存储的直流电能使得IGBT功率模块管子爆裂并且烧毁驱动板所带来的危险和损失。随着APF有源电力滤波器地广泛应用，本发明有着很大的应用前景。
Claims (4)
1.一种用于APF电路的实时保护装置，所述的APF电路包括高压电容和运行开关，其特征在于，所述的保护装置包括微处理单元、交流电压检测器、直流电压检测器、DC/AC转换器和保护开关，所述的交流电压检测器连接在运行开关与电网之间，所述的直流电压检测器与高压电容连接，所述的DC/AC转换器的一端与高压电容连接，另一端连接保护开关，所述的微处理单元分别连接交流电压检测器、直流电压检测器、保护开关和运行开关；在APF电路突然发生断电情况时，所述实时保护装置中的保护开关闭合，通过DC/AC转换器即时将高压电容里的直流电能转换成交流220V并供给整个APF电路，使其能够消耗高压电容里的剩余电能，并继续对驱动板以及IGBT进行控制，从而达到保护作用。
2.根据权利要求1所述的一种用于APF电路的实时保护装置，其特征在于，所述的保护装置还包括DC/DC转换器，所述的DC/DC转换器连接在高压电容和DC/AC转换器之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于APF电路的实时保护装置，其特征在于，所述的DC/DC转换器为直流降压转换器。
4.一种如权利要求2所述的用于APF电路的实时保护装置的保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)交流电压检测器实时检测电网侧的交流电压并传输给微处理单元，同时直流电压检测器实时检测高压电容两端的直流电压并传输给微处理单元；
2)微处理单元实时判断交流电压是否为零，若是，则执行步骤3)，若否，则返回步骤1)；
3)微处理单元控制运行开关断开同时控制保护开关闭合；
4)DC/DC转换器降低高压电容两端的直流电压，并将降低后的直流电压传递给DC/AC转换器；
5)DC/AC转换器将降低后的直流电压转化为交流电压，并将交流电压传递给电源，对APF电路进行供电，直到消耗完高压电容里的直流电压。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101051751A (zh) * | 2007-05-14 | 2007-10-10 | 上海艾帕电力电子有限公司 | 含有功率单元的有源电力滤波器及其控制方法 |
| CN101068082A (zh) * | 2007-03-28 | 2007-11-07 | 中国南车集团株洲电力机车研究所 | 一种综合补偿装置和方法 |
| CN101291104A (zh) * | 2008-05-12 | 2008-10-22 | 苏州工业园区和顺电气有限公司 | 一种中高压电力电子设备的突然掉电保护方法 |
| CN101807799A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-18 | 天津大学 | 超级电容储能型电能质量补偿器 |
| CN202103421U (zh) * | 2011-04-10 | 2012-01-04 | 上海安科瑞电气股份有限公司 | 基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置 |
| CN102801141A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-11-28 | 太原理工大学 | 一种并联型有源电力滤波器可置位硬件保护装置 |
| CN203119757U (zh) * | 2013-02-17 | 2013-08-07 | 上海安科瑞电气股份有限公司 | 一种用于apf电路的实时保护装置 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101068082A (zh) * | 2007-03-28 | 2007-11-07 | 中国南车集团株洲电力机车研究所 | 一种综合补偿装置和方法 |
| CN101051751A (zh) * | 2007-05-14 | 2007-10-10 | 上海艾帕电力电子有限公司 | 含有功率单元的有源电力滤波器及其控制方法 |
| CN101291104A (zh) * | 2008-05-12 | 2008-10-22 | 苏州工业园区和顺电气有限公司 | 一种中高压电力电子设备的突然掉电保护方法 |
| CN101807799A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-18 | 天津大学 | 超级电容储能型电能质量补偿器 |
| CN202103421U (zh) * | 2011-04-10 | 2012-01-04 | 上海安科瑞电气股份有限公司 | 基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置 |
| CN102801141A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-11-28 | 太原理工大学 | 一种并联型有源电力滤波器可置位硬件保护装置 |
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