CN110798108A - 一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法，当检测到三相电压值经过过压抑制装置抑制达到给定值时，结合过电压抑制时功率回路的PWM占空比以及给定的卸载时间，进行分级卸载时PWM控制占空比的计算，并输出该占空比以实现过压抑制装置的分级卸载，从而将过压抑制装置中的抑制负载分成若干小载分步卸掉，可以有效保证抑制负载卸载时电网电压的平滑过渡，尽可能保证电网及后级用电设备的安全、可靠、稳定工作。

Description

一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法
技术领域
本发明属于航空变频交流发电系统领域，涉及一种三级式变频发电机瞬态过电压动态抑制装置分级卸载技术。
背景技术
大功率变频交流发电系统在进行大容量负载切换或出现故障时，由于发电机控制器的控制保护延时、接触器的固有响应时间以及断开接触器时主发电机内部的剩磁，导致发电机输出端产生严重过压，引起系统保护发生断电或者导致后级用电设备出现故障。当发生过压时，采用三相变频交流发电系统过压抑制装置与发电机控制器相互配合，发电机控制器关断励磁电压，通过投入瞬态过压抑制装置中的抑制负载实现对主发电机的剩余励磁产生的能量进行有效吸收，能够有效防止过电压引起的电源系统误保护，避免高电压对后级用电设备的损害。
现有技术在过压抑制装置完成过电压有效抑制后，直接进行该装置中的功率抑制负载突卸。由于该装置中的抑制负载相当于变频交流发电系统的功率负载，直接进行突卸同样会引发对电网的冲击，甚至引起电网保护。
发明内容
本发明针对三相变频交流发电系统过压抑制装置完成过电压有效抑制后，直接进行功率抑制负载突卸对电网造成的危害，提出一种功率抑制负载分级卸载技术。通过对抑制负载的分级卸载，能够实现过压抑制装置退出使用时，电网电压的平滑过渡，尽可能保证电网及后级用电设备的安全、可靠、稳定工作，提升电源系统的鲁棒性。
本发明的技术方案为：
所述一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法，包括以下步骤：
步骤1：通过对发电机输出的三相电压进行分压和有效值计算，得到三相电压采样值；
步骤2：将步骤1得到的三相电压采样值与设定阈值进行比较，若大于设定阈值，则继续进行过电压抑制，否则进入步骤3；
步骤3：检测过电压抑制时所投入的PWM控制波的占空比δ，根据以下公式计算分级卸载时的分级数k以及所对应的不同脉宽占空比p；
Figure BDA0002264757800000021
步骤4：根据步骤3计算得到的每一级卸载所对应的脉宽占空比，得到每一级卸载所对应的PWM波；
步骤5：将步骤4得到的每一级卸载所对应的PWM波，按照分级的顺序依次输入PWM控制能量吸收功率回路的IGBT驱动电路中，驱动IGBT模块实现功率抑制负载的分级卸载。
进一步的，所述能量吸收功率回路包括三相电压的全桥整流电路、支撑电容、IGBT模块、续流二极管和吸收电容；在不同占空比控制下，能量吸收回路通过全桥整流实现三相交流电压的整流；通过支撑电容实现对全桥整流的输出电压进一步平滑滤波；通过并联在IGBT模块输出端的吸收电容吸收每个PWM关断时产生的尖峰电压。
有益效果
本发明通过过压抑制装置分级卸载的方式能够有效保证过压抑制装置抑制负载卸载时电网电压的平滑过渡，尽可能保证电网及后级用电设备的安全、可靠、稳定工作。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：过压抑制装置分级卸载原理框图；
图2：过压抑制装置分级卸载架构框图。
具体实施方式
本发明利用变频交流发电机控制器在发电系统突卸较小载荷时，负载端的电流变化较小，造成的端电压突升幅度也较低(相对于突卸大载荷而言)，通过控制PWM占空比大小的方式将过压抑制装置中的抑制负载分成若干小载分步卸掉，可以有效保证抑制负载卸载时电网电压的平滑过渡。
当检测到三相电压值经过过压抑制装置抑制达到给定值时，结合过电压抑制时功率回路的PWM占空比以及给定的卸载时间，进行分级卸载时PWM控制占空比的计算，并输出该占空比以实现过压抑制装置的分级卸载。
三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载过程如下：
步骤1：通过对发电机输出的三相电压进行分压和有效值计算，得到三相电压采样值；
步骤2：将步骤1得到的三相电压采样值与设定阈值进行比较，若大于设定阈值，则继续进行过电压抑制，否则进入步骤3；
步骤3：检测过电压抑制时所投入的PWM控制波的占空比δ，根据以下公式计算分级卸载时的分级数k以及所对应的不同脉宽占空比p；
Figure BDA0002264757800000031
即当占空比δ≥0.7时，分级数k＝3，第一级卸载对应的脉宽占空比p1＝70％，第二级卸载对应的脉宽占空比p2＝40％，第三级卸载对应的脉宽占空比p3＝0；当占空比0.3≤δ<0.7时，分级数k＝2，第一级卸载对应的脉宽占空比p1＝δ/2，第二级卸载对应的脉宽占空比p2＝0；当占空比δ<0.3时，不分级；
步骤4：根据步骤3计算得到的每一级卸载所对应的脉宽占空比，得到每一级卸载所对应的PWM波；
步骤5：将步骤4得到的每一级卸载所对应的PWM波，按照分级的顺序依次输入PWM控制能量吸收功率回路的IGBT驱动电路中，驱动IGBT模块实现功率抑制负载的分级卸载。
过压抑制装置分级卸载的原理框图如图1所示。通过三相电压分压[1]和有效值计算[2]为三相电压采样提供输入[3]；通过电压判断[4]决定进入过压抑制装置的分级卸载还是继续进行过电压抑制；通过对功率吸收时投入PWM控制波占空比的检测[5]并结合分级卸载给定的卸载时间来计算分级卸载时的分级数以及所对应的不同脉宽占空比。功率吸收时投入的PWM占空比越大，则分级数相应的越多。IGBT驱动[8]为能量吸收回路提供IGBT正常工作所需的驱动功率。能量吸收功率回路[9]由三相电压的全桥整流电路、支撑电容、IGBT模块、续流二极管、吸收电容等组成。在不同占空比控制下，能量吸收回路[9]通过全桥整流实现三相交流电压的整流；通过支撑电容实现对全桥整流的输出电压进一步平滑滤波，降低交变脉动纹波的干扰；通过并联在IGBT输出端的吸收电容吸收每个PWM关断时由于杂散电感等产生的尖峰电压，以保证IGBT工作在安全工作范围内。
过压抑制装置分级卸载架构框图如图2所示，通过分压电路和有效值计算电路提供有效的采样输入。在DSP处理电路中，当确认高电压已经被有效抑制后，通过DSP输出不同占空比的PWM以控制功率回路IGBT的开通与关断，从而控制抑制负载上电压的脉宽从高逐渐降低，以实现过压抑制装置分级卸载。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过对发电机输出的三相电压进行分压和有效值计算，得到三相电压采样值；
步骤2：将步骤1得到的三相电压采样值与设定阈值进行比较，若大于设定阈值，则继续进行过电压抑制，否则进入步骤3；
步骤3：检测过电压抑制时所投入的PWM控制波的占空比δ，根据以下公式计算分级卸载时的分级数k以及所对应的不同脉宽占空比p；
Figure FDA0002264757790000011
步骤4：根据步骤3计算得到的每一级卸载所对应的脉宽占空比，得到每一级卸载所对应的PWM波；
步骤5：将步骤4得到的每一级卸载所对应的PWM波，按照分级的顺序依次输入PWM控制能量吸收功率回路的IGBT驱动电路中，驱动IGBT模块实现功率抑制负载的分级卸载。
2.根据权利要求1所述一种三相变频交流发电系统过压抑制装置分级卸载方法，其特征在于，所述能量吸收功率回路包括三相电压的全桥整流电路、支撑电容、IGBT模块、续流二极管和吸收电容；在不同占空比控制下，能量吸收回路通过全桥整流实现三相交流电压的整流；通过支撑电容实现对全桥整流的输出电压进一步平滑滤波；通过并联在IGBT模块输出端的吸收电容吸收每个PWM关断时产生的尖峰电压。
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