CN107370407A - 一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法及系统 - Google Patents

一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法，其中将电流源型静止变频器控制系统中逆变桥的脉冲触发状态读出，并识别出晶闸管的应导通、应关断状态，同时将A、B、C三相电流的有流、无流、正半周导通、负半周导通、电流上升、电流下降等状态进行识别，最后对晶闸管的应导通、应关断状态和三相电流导通及变化状态进行综合判断，当晶闸管的应导通、应关断状态与实际的电流导通及变化状态不一致时，认为出现换相失败。本发明可有效检测出触发脉冲丢失、晶闸管关断后复通等情况造成的换相失败，且频率适用范围广，能满足静止变频器3～65Hz范围的换相失败检测。

Description

一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法及 系统
技术领域
本专利涉及电力系统的静止变频领域，具体涉及大型机组变频启动、变频运行所使用的电流源型变频器的逆变桥换相失败检测方法。
背景技术
因大型调相机在特高压交直流混联电网具有很强的电压稳态和动态无功支撑作用，抽水蓄能和燃气轮机组在电网中有很强的削峰填谷、事故备用、新能源消纳等作用，所以大型调相机、抽水蓄能机组、燃气轮机机组等在电网中将持续、快速、健康发展。电流源型静止变频器是大型调相机机组、抽水蓄能机组、燃气轮机机组的首选启动设备，并在这些领域广泛应用。电网对这些机组的启动成功率要求非常高，通常要求在99.9％以上，而电流源型静止变频器最常见的故障就是逆变桥换相失败引起的直通，如能解决换相失败带来的启动失败，这将大大提高静止变频器启动的成功率。所以快速、准确的检测出逆变桥的换相失败显得尤为重要。
发明内容
发明目的：针对机组变频启动成功率要求高，而换相失败又是制约启动成功率的一个重要因素，通过提供一种快速、准确的电流源型静止变频器逆变桥换相失败的检测方法，以显著提高机组的启动成功率。
同时，本发明还提供了一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测系统。
为了达到上述目的，本发明中快速检测方法采用的技术方案是：
一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法，包括以下步骤：
(1)、通过实时对比晶闸管触发时间和FPGA锁相计数器计数值，实时获取晶闸管的触发状态，获取触发状态后，对触发状态进行同向回收处理，进而获取晶闸管的应导通状态或者应关断状态；
(2)、获取通过晶闸管的三相电中各分相的正向有流、正向无流、负向有流、负向无流、电流减小、电流增大的状态；
(3)、晶闸管的应导通、应关断状态，若此时晶闸管处于应导通状态，判断出当前晶闸管对应的方向无流，且另外两相对应的方向有流，延时判断出换相失败；
(4)、通过步骤(1)中获得的晶闸管的应导通、应关断状态，若此时晶闸管处于应关断状态，并通过步骤(2)判断出当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，则延时判断出换相失败。
有益效果，本发明所提出的电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法，具有以下明显优点：
1)晶闸管应导通、应关断状态均是基于FPGA程序实现，实时性非常强， DSP快速中断可及时准确地获取该信息，为换相失败的快速检测奠定了基础。
2)脉冲丢失换相失败识别没有孤立判别应导通晶闸管的电流状态，同时还加入了待关断晶闸管对应的电流状态，以及相反方向导通晶闸管的电流状态，在延时的判别上结合了系统频率，进行合理的延时处理，可靠性大大增强。
3)关断复通换相失败识别不仅判断应关断晶闸管的电流在反弹，同时还识别新开通的晶闸管电流出现下降，且二者的变化值基本相等，经短暂延时判断，即可识别出逆变桥出现关断复通换相失败，从而确保了准确性。
优选的，所述步骤(2)中，通过与电流有流设定值比对，获取通过晶闸管的三相电中的Ia正有流或正无流、Ia负有流或负无流、Ib正有流或正无流、Ib 负有流或负无流、Ic正有流或正无流、Ic负有流或负无流6个状态；同时通过与电流变化值门槛的比对，获取Ia变小、Ia变大、Ib变小、Ib变大、Ic变小、Ic 变大6种状态；其中，Ia为通过晶闸管的A相电流，Ib为通过晶闸管的B相电流，Ic为通过晶闸管的C相电流。
优选的，步骤(3)中、判断最新需导通的晶闸管对应的方向没有电流，而需要关断的晶闸管则有流，则认为脉冲丢失条件成立，结合当前逆变桥的频率，延时判断出当前晶闸管因脉冲丢失造成换相失败。
优选的，步骤(3)中，结合逆变桥的频率工作范围，计算出当前频率下的脉冲丢失延时判断时间，当脉冲丢失条件成立，且经过时间t的延时，即认为脉冲丢失换相失败发生。
优选的，步骤(4)中，若当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，则认为脉冲丢失条件，即关断复通条件成立，结合逆变桥的频率工作范围，计算出当前频率下的关断复通延时判断时间，若关断复通条件成立，且经过时间t的延时，即认为关断复通换相失败发生。
为了达到上述目的，本发明中快速检测系统采用的技术方案是：
一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测系统，包括：
脉冲触发状态识别模块，用以通过实时对比晶闸管触发时间和FPGA锁相计数器计数值，实时获取晶闸管的触发状态，获取触发状态后，对触发状态进行同向回收处理，进而获取晶闸管的应导通状态或者应关断状态；
电流导通及变化状态检测模块，用以获取通过晶闸管的三相电中各分相的正向有流、正向无流、负向有流、负向无流、电流减小、电流增大的状态；
脉冲丢失换相失败识别模块，用以通过晶闸管的应导通状态，判断出当前晶闸管对应的方向无流，且另外两相对应的方向有流，延时判断出换相失败；
关断复通换相失败识别模块，用以通过晶闸管处于应关断状态，且当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，延时判断出换相失败。
附图说明
图1是电流源型静止变频器逆变桥主回路。
图2是晶闸管VT1脉冲丢失换相失败识别逻辑图。
图3是晶闸管VT1关断复通换相失败识别逻辑图。
具体实施方式
下面结合电流源型静止变频器逆变桥的主回路(附图1)，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
1)脉冲丢失换相失败逻辑，以晶闸管VT1为例，(附图2)。
1-1)VT1脉冲状态识别模块：FPGA程序下发VT1的触发脉冲，即有VT1 触发脉冲，此时VT1处于应导通状态，如FPGA程序下发VT3或VT5的触发脉冲，即VT3或VT5有触发脉冲，则VT1脉冲被回收，此时VT1处于应关断状态。
1-2)VT1脉冲丢失电流检测模块：依据正有流门槛值、负有流门槛值，检测出A、B、C三相的正有流、负有流状态，并将Ia正无流、Ib负有流、Ic正有流等状态送至VT1脉冲丢失判断逻辑。
1-3)VT1脉冲丢失条件判断模块：在晶闸管VT1处于应导通状态时，且Ia 正无流、Ib负有流、Ic正有流，则认为VT1脉冲丢失条件成立。
1-4)延时计算模块：结合逆变桥3-65Hz的频率工作范围，计算出当前频率下的脉冲丢失延时判断时间，通常为1～12ms，延时t与逆变桥周期成正比。
1-5)延时判断模块：VT1脉冲丢失条件成立，且经过时间t的延时，即认为 VT1脉冲丢失换相失败发生。
2)脉冲关断复通换相失败逻辑，以晶闸管VT1为例，(附图3)。
2-1)VT1脉冲状态识别模块：FPGA程序下发VT1的触发脉冲，即有VT1 触发脉冲，此时VT1处于应导通状态，如FPGA程序下发VT3或VT5的触发脉冲，即VT3或VT5有触发脉冲，则VT1脉冲被回收，此时VT1处于应关断状态。
2-2)VT1关断复通电流检测模块：依据正有流门槛值、负有流门槛值、变化门槛，检测出A、B、C三相的方向、有流以及变化状态，并将Ia正向变大、 Ib正向变小、Ia+Ib无变化、Ic负有流等状态送至VT1关断复通条件判断逻辑。
2-3)VT1关断复通条件判断模块：在晶闸管VT1处于应关断状态，且Ia正向变大、Ib正向变小、Ia+Ib无变化且Ic向有流时，则认为VT1脉冲丢失条件成立。
2-4)延时计算模块：结合逆变桥3-65Hz的频率工作范围，计算出当前频率下的关断复通延时判断时间，通常为0.5～3ms，延时t与逆变桥周期成正比。
2-5)延时判断模块：VT1关断复通条件成立，且经过时间t的延时，即认为 VT1关断复通换相失败发生。
以上所述仅是以晶闸管VT1为例，晶闸管VT2～VT6的换相失败的检测具有完全与VT1相同的判断逻辑，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过实时对比晶闸管触发时间和FPGA锁相计数器计数值，实时获取晶闸管的触发状态，获取触发状态后，对触发状态进行同向回收处理，进而获取晶闸管的应导通状态或者应关断状态；
(2)、获取通过晶闸管的三相电中各分相的正向有流、正向无流、负向有流、负向无流、电流减小、电流增大的状态；
(3)、晶闸管的应导通、应关断状态，若此时晶闸管处于应导通状态，判断出当前晶闸管对应的方向无流，且另外两相对应的方向有流，延时判断出换相失败；
(4)、通过步骤(1)中获得的晶闸管的应导通、应关断状态，若此时晶闸管处于应关断状态，并通过步骤(2)判断出当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，则延时判断出换相失败。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过与电流有流设定值比对，获取通过晶闸管的三相电中的Ia正有流或正无流、Ia负有流或负无流、Ib正有流或正无流、Ib负有流或负无流、Ic正有流或正无流、Ic负有流或负无流6个状态；同时通过与电流变化值门槛的比对，获取Ia变小、Ia变大、Ib变小、Ib变大、Ic变小、Ic变大6种状态；其中，Ia为通过晶闸管的A相电流，Ib为通过晶闸管的B相电流，Ic为通过晶闸管的C相电流。
3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中、判断最新需导通的晶闸管对应的方向没有电流，而需要关断的晶闸管则有流，则认为脉冲丢失条件成立，结合当前逆变桥的频率，延时判断出当前晶闸管因脉冲丢失造成换相失败。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，结合逆变桥的频率工作范围，计算出当前频率下的脉冲丢失延时判断时间，当脉冲丢失条件成立，且经过时间t的延时，即认为脉冲丢失换相失败发生。
5.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，若当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，则认为脉冲丢失条件，即关断复通条件成立，结合逆变桥的频率工作范围，计算出当前频率下的关断复通延时判断时间，若关断复通条件成立，且经过时间t的延时，即认为关断复通换相失败发生。
6.一种电流源型静止变频器逆变桥换相失败的快速检测系统，其特征在于，包括：
脉冲触发状态识别模块，用以通过实时对比晶闸管触发时间和FPGA锁相计数器计数值，实时获取晶闸管的触发状态，获取触发状态后，对触发状态进行同向回收处理，进而获取晶闸管的应导通状态或者应关断状态；
电流导通及变化状态检测模块，用以获取通过晶闸管的三相电中各分相的正向有流、正向无流、负向有流、负向无流、电流减小、电流增大的状态；
脉冲丢失换相失败识别模块，用以通过晶闸管的应导通状态，判断出当前晶闸管对应的方向无流，且另外两相对应的方向有流，延时判断出换相失败；
关断复通换相失败识别模块，用以通过晶闸管处于应关断状态，且当前晶闸管对应的相别电流变小，同时另外一相对应的同方向的电流变大，且对应的相别电流与另外一相对应的同方向的电流的和无变化，延时判断出换相失败。
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