CN107390079A - 变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法 - Google Patents

变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，通过变流器的控制器在判断应答信号的值为1时，输出表征短路或者驱动副边欠压的故障停机信号；并在应答信号的值不为1时，判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；其中，通断命令的值为1时表征控制器使能相应开关管导通，而检测信号的值为1时表征相应开关管导通；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则说明存在至少一个开关管发生导通或者关断异常情况，其中包括开路失效的情况；此时，控制器将会输出相应开关管的异常告警信号，以将相应的问题进行上报，使相应开关管得到及时维修或更换，进而实现对于开关管的开路失效保护。

Description

变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法。
背景技术
如图1所示的大功率风能变流器，包括电机侧整流器、直流母线电容及电网侧逆变器；在正常运行时，其直流侧电压稳定；但电网发生故障时，其直流侧电压会升高，为保护设备正常运行，变流器通常采用添加撬棒电路来抑制直流母线电压，从而防止直流过压。
由于变流器功率等级在5MW以上，而撬棒功率需要大于变流器额定功率，但单个功率器件不能完成如此大功率的能量泄放，因此，现有技术中通常采用多组撬棒单元并联使用，如图2所示的三电平撬棒电路。其控制逻辑为：当正母线电压高于触发值时，IGBT开关管G1和Gk-1同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R1和Rk-1放电；当正母线电压低于下限值时，IGBT开关管G1和Gk-1同时关断；同样，当负母线电压高于触发值时，IGBT开关管G2和Gk同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R2和Rk放电；当负母线电压低于下限值时，IGBT开关管G2和Gk同时关断。
为了保证撬棒电路的可靠性，需要对撬棒电路进行状态检测，目前通常设置IGBT开关管在出现短路和驱动副边欠压时返回应答信号FA，在检测到IGBT开关管返回的应答信号FA时，认为撬棒单元故障，从而完成系统保护。但是，采用图2所示的撬棒单元并联方案时，如果某一个IGBT开关管出现开路失效情况，则相应的直流母线电压无法通过该支路进行放电，将会使变流器在无法得知该问题的情况下继续运行，影响该撬棒电路对于直流母线电压过压的抑制效果，进而影响变流器的稳定运行。
发明内容
本发明提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，以解决现有技术中无法对于IGBT开关管进行开路失效保护的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种撬棒电路的状态检测方法，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：
判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；
若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；
若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；
若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号。
优选的，所述判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同，包括：
判断各个开关管的通断命令的值是否为1；
对于通断命令的值为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为1；
对于通断命令的值不为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为0。
优选的，所述若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号，包括：
对于通断命令的值为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为1，则输出相应开关管的导通异常告警信号；
对于通断命令的值不为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为0，则输出相应开关管的关断异常或误导通告警信号。
一种撬棒电路的控制方法，包括：
判断所述撬棒电路是否允许运行；
若所述撬棒电路允许运行，则执行上述任一所述的撬棒电路的状态检测方法，同时为各个开关管输出相应的通断命令。
优选的，在所述判断所述撬棒电路是否允许运行之前，还包括：
根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数。
优选的，所述各个开关管输出相应的通断命令，包括：
按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令。
优选的，在所述为各个开关管输出相应的通断命令之后，还包括：
对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
一种撬棒电路，用于对变流器进行直流过压保护，包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；
所述撬棒单元包括：开关管、二极管、撬棒电阻、电压转换板及开关管状态检测设备；其中：
所述开关管和所述二极管反向串联，串联后的两端分别为所述撬棒单元的两输入端；
所述开关管的控制端接收所述变流器的控制器输出的相应通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；
所述开关管状态检测设备在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出值为1的应答信号至所述控制器，使所述控制器输出故障停机信号；
所述撬棒电阻与所述二极管并联；
所述电压转换板的两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器，使所述控制器在各个开关管的应答信号的值均不为1、且判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同时，输出相应开关管的异常告警信号；其中，所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断。
优选的，所述电压转换板包括：第一限流电阻、第二限流电阻、第一稳压管、第二稳压管及比较输出模块；其中：
所述第一限流电阻的一端和所述第二限流电阻的一端分别为所述电压转换板的两个输入端；
所述第二限流电阻的另一端依次通过所述第二稳压管和所述第一稳压管与所述第一限流电阻的另一端相连；
所述比较输出模块的两个输入端分别与所述第一稳压管的两端相连；所述比较输出模块的输出端为所述电压转换板的输出端；所述比较输出模块用于将所述第一稳压管两端的电压与内部的预设基准电压进行比较，并在所述第一稳压管两端的电压大于所述预设基准电压时，输出值为1的检测信号，而在所述第一稳压管两端的电压小于所述预设基准电压时，输出值为0的检测信号。
一种变流器，包括：电机侧整流器、电网侧逆变器、正母线电容、负母线电容、控制器及权利要求8或9所述的撬棒电路；其中：
所述电机侧整流器的交流输入端通过第一断路器与电机相连；
所述电机侧整流器的直流输出端与所述电网侧逆变器的直流输入端相连，两个连接点之间连接有串联的所述正母线电容与所述负母线电容；
所述电网侧逆变器的交流输出端通过第二断路器与电网相连；
所述正母线电容与所述负母线电容的连接点、所述电机侧整流器的中性点及所述电网侧逆变器的中性点相连；
所述控制器用于发送各个通断命令至撬棒电路中相应撬棒单元内的开关管的控制端，并接收各个开关管的应答信号以及各个撬棒单元内电压转换板的检测信号，以实现对于所述撬棒电路的状态检测。
优选的，所述控制器还用于：
根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及撬棒单元的个数N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数；
判断所述撬棒电路是否允许运行；
若所述撬棒电路允许运行，则在对所述撬棒电路的状态进行检测的同时，按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令；
对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
本发明提供的撬棒电路的状态检测方法，通过变流器的控制器在判断应答信号的值为1时，也即相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出故障停机信号；并在应答信号的值不为1时，判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；其中，通断命令的值为1时表征控制器使能相应开关管导通，而检测信号的值为1时表征相应开关管导通；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则说明存在至少一个开关管发生导通或者关断异常情况，其中包括开路失效的情况；此时，控制器将会输出相应开关管的异常告警信号，以将相应的问题进行上报，使相应开关管得到及时维修或更换，进而实现对于开关管的开路失效保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的变流器的结构示意图；
图2是现有技术提供的撬棒电路的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的变流器的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的撬棒电路的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的撬棒电路的状态检测方法的流程图；
图6是本发明另一实施例提供的撬棒电路的状态检测方法的流程图；
图7是本发明另一实施例提供的撬棒电路的控制方法的流程图；
图8是本发明另一实施例提供的电压转换板的电路图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种撬棒电路的状态检测方法，以解决现有技术中无法对于IGBT开关管进行开路失效保护的问题。
该撬棒电路的状态检测方法，应用于图3所示的变流器中的控制器；
参见图3，该变流器包括：电机侧整流器、电网侧逆变器、正母线电容Cp、负母线电容Cn、控制器及撬棒电路；其中：
电机侧整流器的交流输入端依次通过电感、第一断路器QF1与电机G相连；
电机侧整流器的直流输出端与电网侧逆变器的直流输入端相连，两个连接点之间连接有串联的正母线电容Cp与负母线电容Cn；
电网侧逆变器的交流输出端依次通过电感、第二断路器QF2与电网相连；
正母线电容Cp与负母线电容Cn的连接点O、电机侧整流器的中性点及电网侧逆变器的中性点相连；
撬棒电路，用于对变流器进行直流过压保护，参见图4，该撬棒电路包括：两输入端均与变流器正母线电容Cp的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与变流器负母线电容Cn的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数，图4以N＝2为例进行展示；
参见图4，各个撬棒单元(虚线框内所示)均包括：开关管(图4所示的G1、G2、Gk-1、Gk)、二极管(图4所示的D1、D2、Dk-1、Dk)、撬棒电阻(图4所示的R1、R2、Rk-1、Rk)、电压转换板(图4所示的U1、U2、Uk-1、Uk)及开关管状态检测设备(图4中未显示)；其中：
开关管和二极管反向串联，串联后的两端分别为撬棒单元的两输入端；
开关管的控制端接收变流器的控制器输出的相应通断命令，通断命令(图4所示的P1、P2、Pk-1、Pk)为1时表征控制器使能相应开关管导通；
开关管状态检测设备在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出值为1的应答信号(图4所示的F1、F2、Fk-1、Fk)至控制器；
撬棒电阻与二极管并联；
电压转换板的两个输入端分别与撬棒电阻的两端相连；电压转换板的输出端输出检测信号至控制器；检测信号(图4所示的S1、S2、Sk-1、Sk)为1时表征相应开关管导通。
参见图5，该撬棒电路的状态检测方法包括：
S101、判断各个开关管的应答信号的值是否为1；
与现有技术相同的，在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，应答信号的值为1，因此，若存在开关管的应答信号的值为1，则说明此刻存在开关管短路或者驱动副边欠压的情况，需要执行步骤S102；而若各个开关管的应答信号的值均不为1，则说明此刻各个开关管均不存在开关管短路或者驱动副边欠压的情况，需要进一步判断各个开关管是否能够正常导通或者关断，因此执行步骤S103；
S102、输出故障停机信号；
开关管短路或者驱动副边欠压的情况下，控制器输出故障停机信号，控制变流器停机的同时，提醒操作人员撬棒电路出现故障需要维修。
S103、判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；
优选的，步骤S103具体包括如图6所示的：
S301、判断各个开关管的通断命令的值是否为1；
对于通断命令的值为1的开关管，执行步骤S302；而对于通断命令的值不为1的开关管，执行步骤S303；
S302、判断相应电压转换板的检测信号的值是否为1；
S303、判断相应电压转换板的检测信号的值是否为0。
若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则执行步骤S104；
S104、输出相应开关管的异常告警信号。
优选的，步骤S104具体包括如图6所示的：
对于通断命令的值为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为1，则执行步骤S401；
S401、输出相应开关管的导通异常告警信号；
对于通断命令的值不为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为0，则执行步骤S402；
S402、输出相应开关管的关断异常或误导通告警信号。
通断命令的值为1，即控制器对相应开关管进行使能导通；若相应开关管正常导通，则其相应电压转换板的检测信号的值也应该为1；若检测信号的值也为1，则判定相应开关管能够正常导通；若检测信号的值为0，则说明相应开关管在被使能后并未能正常导通，比如出现开路失效情况，此时可以判断相应开关管导通异常，并由控制器输出相应开关管的导通异常告警信号，提醒操作人员进行维修或者更换。
通断命令的值不为1，而为0，即控制器对相应开关管进行使能关断；若相应开关管正常关断，则其相应电压转换板的检测信号的值也应该为0；若检测信号的值也为0，则判定相应开关管能够正常关断；若检测信号的值为1，则说明相应开关管在被使能后并未能正常关断，比如出现短路、关断异常或者误导通，而短路情况已经通过步骤S101排除过了，因此，此时可以判断相应开关管关断异常或者误导通，并由控制器输出相应开关管的关断异常告警信号，提醒操作人员进行维修或者更换。
本实施例提供的该撬棒电路的状态检测方法，通过控制器首先判断应答信号的值是否为1，在应答信号的值为1，输出表征相应开关管短路或者驱动副边欠压的故障停机信号；并在应答信号的值不为1时，判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则说明存在至少一个开关管发生导通或者关断异常情况，其中包括开路失效的情况；此时，控制器将会输出相应开关管的异常告警信号，以将相应的问题进行上报，使相应开关管得到及时维修或更换，进而实现对于开关管的开路失效保护。
本发明另一实施例还提供了一种撬棒电路的控制方法，参见图7，包括：
S201、判断撬棒电路是否允许运行；
若撬棒电路允许运行，则开始执行上述实施例任一所述的撬棒电路的状态检测方法，包括图5或图6所示的步骤S101至S104；同时执行步骤S202；
S202、为各个开关管输出相应的通断命令。
撬棒电路允许运行后，在撬棒电路运行的同时，执行上述撬棒电路的状态检测方法，以实现对于撬棒电路的状态检测和及时保护。
而对于撬棒电路的控制逻辑，现有技术中撬棒电路的开通和关断命令只和直流母线电压有关；当在小功率时，直流母线电压升高到触发值，如图2所示，并联的撬棒单元会全部导通，此时撬棒电路的卸荷能力很强；但由于撬棒电路导通和关断存在最小脉冲宽度限制以及控制系统控制周期的影响，使得撬棒电路的关断存在延时；因此，会导致直流母线能量过度泄放，造成直流母线电压的不稳定。
本实施例另一实施例还提供了一种具体的撬棒电路的控制方法，在上一实施例的基础之上，参见图7，在执行步骤S201之前，还包括：
S200、根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数。
此时，优选的，步骤S202包括：
按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令。
优选的，步骤S202之后，还包括：
S203、对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
具体的，步骤S200可以首先根据变流器的实时功率P、撬棒单元的额定功率Pn和撬棒单元个数N的大小，计算撬棒单元的运行功率区间，再计算撬棒单元最小运行个数2M，其计算方式如下：
上式为对撬棒单元最小运行个数2M的一种具体计算方式，并不限定于此，还可以根据具体的实际情况进行设定，均在本申请的保护范围内。
本实施例提供的该撬棒电路的控制方法，能够根据变流器的实时功率，灵活选择撬棒单元的导通个数，避免小功率撬棒时各个撬棒单元同时泄放对直流母线的影响，进而提到电网故障时的穿越能力。
本发明另一实施例还提供了一种撬棒电路，用于对变流器进行直流过压保护，参见图4，该撬棒电路包括：两输入端均与变流器正母线电容Cp的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与变流器负母线电容Cn的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数，图4以N＝2为例进行展示；
参见图4，各个撬棒单元均包括：开关管(图4所示的G1、G2、Gk-1、Gk)、二极管(图4所示的D1、D2、Dk-1、Dk)、撬棒电阻(图4所示的R1、R2、Rk-1、Rk)、电压转换板(图4所示的U1、U2、Uk-1、Uk)及开关管状态检测设备(图4中未显示)；其中：
开关管和二极管反向串联，串联后的两端分别为撬棒单元的两输入端；
开关管的控制端接收变流器的控制器输出的相应通断命令，通断命令(图4所示的P1、P2、Pk-1、Pk)为1时表征控制器使能相应开关管导通；
开关管状态检测设备在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出值为1的应答信号(图4所示的F1、F2、Fk-1、Fk)至控制器；
撬棒电阻与二极管并联；
电压转换板的两个输入端分别与撬棒电阻的两端相连；电压转换板的输出端输出检测信号至控制器；检测信号(图4所示的S1、S2、Sk-1、Sk)为1时表征相应开关管导通。
优选的，参见图8，电压转换板包括：第一限流电阻Rk1、第二限流电阻Rk2、第一稳压管Tk1、第二稳压管Tk2及比较输出模块；其中：
第一限流电阻Rk1的一端和第二限流电阻Rk2的一端分别为电压转换板的两个输入端；
第二限流电阻Rk2的另一端依次通过第二稳压管Tk2和第一稳压管Tk1与第一限流电阻Rk1的另一端相连；
比较输出模块的两个输入端分别与第一稳压管Tk1的两端相连；比较输出模块的输出端为电压转换板的输出端；比较输出模块用于将第一稳压管Tk1两端的电压与内部的预设基准电压进行比较，并在第一稳压管Tk1两端的电压大于预设基准电压时，输出值为1的检测信号，而在第一稳压管Tk1两端的电压小于预设基准电压时，输出值为0的检测信号。
图4中，各个电压转换板的两个输入端分别连接到相应的撬棒电阻的两端；当同一撬棒单元内的开关管导通时，其撬棒电阻上将会流过很大的电流，该撬棒电阻上的电压约为直流母线电压，也即，电压转换板的输入电压为直流母线电压。
参见图8，电压转换板中的Rk1、Rk2均为限流电阻，为稳压管Tk1、Tk2提供工作电流，Rk1、Rk2均可以为多个低压电阻的串并联结构。稳压管Tk1的电压输出到比较输出模块，在比较输出模块中与内部的预设基准电压进行比较；当Tk1的电压大于预设基准电压时，输出一个有光信号，即值为1的检测信号；当Tk1的电压小于预设基准电压时，输出无光，即值为0的检测信号。
所以当撬棒电阻上电压较大时，稳压管Tk1、Tk2可以有正常的工作电流，稳压管Tk1的电压稳定在工作电压，Tk1的电压大于预设基准电压，输出有光信号，即值为1的检测信号；当撬棒电阻上电压较小时，稳压管Tk1、Tk2工作电流较小，无法正常工作，稳压管Tk1的电压将小于预设基准电压，输出无光信号，即值为1的检测信号。从而将撬棒电阻上的模拟电压信号，转换为0或1的数字信号，即：当撬棒单元正常导通时，撬棒电阻上的电压为直流母线电压，电压转换板输出有光；当撬棒单元不能正常导通时，撬棒电阻上的电压为低电压，电压转换板输出为无光。
该电压转换板不需要外接供电电源，为无源电路，直接输入高电压信号，然后将高电压信号转换为低电压信号，从而完成撬棒电压状态检测。
以图4为例进行说明，控制器输出各个开关管的通断命令(图4所示的P1、P2、Pk-1、Pk)到每个撬棒单元，即通断命令P1、P2、Pk-1、Pk依次触发开关管G1、G2、Gk-1、Gk；各个开关管的应答信号F1、F2、Fk-1、Fk依次输出到控制器；同时，电压转换板输出的电阻电压的检测信号S1、S2、Sk-1、Sk依次输出到控制板器。
撬棒状态检测有两种信号：开关管的应答信号Fk和电阻电压的检测信号Sk。开关管在导通时，相应撬棒电阻上流过很大的电流，撬棒电阻上的电压很高，电压转换板输出的检测信号Sk光纤有光；开关管在关断时，撬棒电阻上无电流流过，撬棒电阻上的电压为0，电压转换板输出的检测信号Sk光纤无光；从而可知各个开关管的通断命令Pk和电压转换板输出的检测信号Sk一一对应。开关管的应答信号Fk在驱动上电时有光输出，当开关管短路或驱动副边欠压时无光输出。
其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种变流器，参见图3，包括：电机侧整流器、电网侧逆变器、正母线电容Cp、负母线电容Cn、控制器及上述实施例任一所述的撬棒电路；其中：
电机侧整流器的交流输入端依次通过电感、第一断路器QF1与电机G相连；
电机侧整流器的直流输出端与电网侧逆变器的直流输入端相连，两个连接点之间连接有串联的正母线电容Cp与负母线电容Cn；
电网侧逆变器的交流输出端依次通过电感、第二断路器QF2与电网相连；
正母线电容Cp与负母线电容Cn的连接点O、电机侧整流器的中性点及电网侧逆变器的中性点相连；
控制器用于发送各个通断命令至撬棒电路中相应撬棒单元内的开关管的控制端，并接收各个开关管的应答信号以及各个撬棒单元内电压转换板的检测信号，以实现对于所述撬棒电路的状态检测。
图3为一种中性点箝位型三电平拓扑结构的变流器，当变流器的具体结构发生改变时，撬棒电路的连接形式也会随之而变，但其工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述，能够通过上述原理实现直流过压保护的方案均在本申请的保护范围内。
优选的，控制器还用于：
根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及撬棒单元的个数N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数；
判断撬棒电路是否允许运行；
若撬棒电路允许运行，则在对撬棒电路的状态进行检测的同时，按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令；
对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
具体工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：
判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；
若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；
若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；
若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号。
2.根据权利要求1所述的撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，所述判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同，包括：
判断各个开关管的通断命令的值是否为1；
对于通断命令的值为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为1；
对于通断命令的值不为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为0。
3.根据权利要求2所述的撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，所述若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号，包括：
对于通断命令的值为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为1，则输出相应开关管的导通异常告警信号；
对于通断命令的值不为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为0，则输出相应开关管的关断异常或误导通告警信号。
4.一种撬棒电路的控制方法，其特征在于，包括：
判断所述撬棒电路是否允许运行；
若所述撬棒电路允许运行，则执行所述权利要求1至3任一所述的撬棒电路的状态检测方法，同时为各个开关管输出相应的通断命令。
5.根据权利要求4所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，在所述判断所述撬棒电路是否允许运行之前，还包括：
根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数。
6.根据权利要求5所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，所述各个开关管输出相应的通断命令，包括：
按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令。
7.根据权利要求4所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，在所述为各个开关管输出相应的通断命令之后，还包括：
对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
8.一种撬棒电路，其特征在于，用于对变流器进行直流过压保护，包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；
所述撬棒单元包括：开关管、二极管、撬棒电阻、电压转换板及开关管状态检测设备；其中：
所述开关管和所述二极管反向串联，串联后的两端分别为所述撬棒单元的两输入端；
所述开关管的控制端接收所述变流器的控制器输出的相应通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；
所述开关管状态检测设备在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出值为1的应答信号至所述控制器，使所述控制器输出故障停机信号；
所述撬棒电阻与所述二极管并联；
所述电压转换板的两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器，使所述控制器在各个开关管的应答信号的值均不为1、且判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同时，输出相应开关管的异常告警信号；其中，所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断。
9.根据权利要求8所述的撬棒电路，其特征在于，所述电压转换板包括：第一限流电阻、第二限流电阻、第一稳压管、第二稳压管及比较输出模块；其中：
所述第一限流电阻的一端和所述第二限流电阻的一端分别为所述电压转换板的两个输入端；
所述第二限流电阻的另一端依次通过所述第二稳压管和所述第一稳压管与所述第一限流电阻的另一端相连；
所述比较输出模块的两个输入端分别与所述第一稳压管的两端相连；所述比较输出模块的输出端为所述电压转换板的输出端；所述比较输出模块用于将所述第一稳压管两端的电压与内部的预设基准电压进行比较，并在所述第一稳压管两端的电压大于所述预设基准电压时，输出值为1的检测信号，而在所述第一稳压管两端的电压小于所述预设基准电压时，输出值为0的检测信号。
10.一种变流器，其特征在于，包括：电机侧整流器、电网侧逆变器、正母线电容、负母线电容、控制器及权利要求8或9所述的撬棒电路；其中：
所述电机侧整流器的交流输入端依次通过电感、第一断路器与电机相连；
所述电机侧整流器的直流输出端与所述电网侧逆变器的直流输入端相连，两个连接点之间连接有串联的所述正母线电容与所述负母线电容；
所述电网侧逆变器的交流输出端依次通过电感、第二断路器与电网相连；
所述正母线电容与所述负母线电容的连接点、所述电机侧整流器的中性点及所述电网侧逆变器的中性点相连；
所述控制器用于发送各个通断命令至撬棒电路中相应撬棒单元内的开关管的控制端，并接收各个开关管的应答信号以及各个撬棒单元内电压转换板的检测信号，以实现对于所述撬棒电路的状态检测。
11.根据权利要求10所述的变流器，其特征在于，所述控制器还用于：
根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及撬棒单元的个数N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数；
判断所述撬棒电路是否允许运行；
若所述撬棒电路允许运行，则在对所述撬棒电路的状态进行检测的同时，按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令；
对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。
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