[发明专利]三相交流固态功率控制器的同步控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及三相交流固态功率控制器的一种控制方法，属于电力电子及电工技术领域中的交流固态功率控制器的控制方法。 

背景技术：

固态功率控制器就是基于飞机配电系统的发展应运而生的，是指用来代替继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的固态元器件，是与固态配电系统相配套的控制负载通断的开关装置。它具有无触点、无电弧、无噪声、响应快、电磁干扰小、寿命长、可靠性高以及便于计算机远程控制等优点，在飞机，坦克，民用汽车、轮船，民用电网输配电等方面均有着广泛的应用。 

为了减小交流固态功率控制器开关时因du/dt、di/dt引起的浪涌电流和尖峰电压，减小开关时引起的电磁干扰，减缓开关时功率管承受的应力，一般交流固态功率控制器都采用了“零电压导通、零电流关断”这种软开关方式。但交流固态功率控制器的这种控制方法存在以下一些不足： 

(1)“零电压导通、零电流关断”这种控制方法复杂，需要电流过零检测、电压过零检测、逻辑判断等电路，增加了交流固态功率控制器的体积和重量。 

(3)交流固态功率控制器用于三相场合，采用“零电压导通、零电流关断”这种控制方法时，由于三相之间存在相位差如图1所示，t₁和t₂表示开通关断所需的过渡时间，最早导通相或关断相与最后的导通相或关断相至少存在120°相位差，所以三相开通、关断将不同步，这有可能影响三相负载的正常工作。 

发明内容：

由于“零电压导通、零电流关断”控制的三相交流功率控制器开通和关断存在延迟(≤T/2，T供电电源周期)，且三相不能同时接通和断开，为了克服这些缺点，本发明提出了三相交流固态功率控制器的一种新的同步控制方法即用“慢开通，慢关断”控制三相交流固态功率控制器的开通和关断，可实现三相负载的同时开通和关断，该方法适用于任意频率的供电电源系统情况，如民用和军用恒 频系统，非并网、并网风力发电电源系统和飞机变频电源系统，适用于阻性、容性和感性负载。 

一种三相交流固态功率控制器的同步控制方法，其特征在于，三相同时接收同样的控制命令，三相的功率控制开关实现同时的“慢开通慢关断”，开通和关断时间单位能控制在微秒级；当三相负载正常时，故障跳闸信号为高电平，三相功率控制开关受外部控制命令控制同时导通或关断，当三相负载中任意一相负载出现故障时，故障跳闸信号为低电平，控制三相功率控制开关同时实现慢关断，切断负载隔离故障，实现真正的三相同步快速导通和关断；在任意电源频率和任意控制时刻，能实现三相交流固态功率控制器中三相功率控制开关的同时开通或关断，具体每相功率管的通断控制方法为，在功率电路中利用两个功率场效应管反向串连的结构作为每相交流固态功率控制器的功率控制开关，控制负载的通与断；当控制信号为高时，每相反向串联结构的两个功率场效应管导通，接通负载；当控制信号为低时，每相反向串联结构的两个功率场效应管截止，断开负载，具体方法是，利用功率场效应管的栅源电压的缓慢增加来控制负载电流的上升和下降时间，当控制信号控制功率场效应管导通时，控制功率场效应管的栅源电压略大于功率场效应管的门槛电压，使功率场效应管处于导通状态，然后使栅源电压缓慢上升，控制功率场效应管导通电阻逐渐减小到稳定，实现缓慢开通；当控制信号控制功率场效应管关断时，控制功率场效应管的栅源电压逐渐下降到零，控制功率场效应管导通电阻逐渐增加直至功率场效应管过渡到完全关断状态，实现功率管开关的慢关断。 

附图说明：

图1“零电压导通和零电流关断”控制时的示意图 

图2单相交流固态功率控制器“慢开通、慢关断”的驱动电路 

图3三相交流固态功率控制器结构图 

图4单相交流固态功率控制器的构成图 

图5单相交流固态功率控制器带阻性负载时的“慢开通、慢关断”开关波形(400hz) 

图6三相交流固态功率控制器带纯阻性负载时的同时开关波形(400Hz) 

图7三相交流固态功率控制器带阻容性负载时的同时开关波形(400Hz) 

图8三相交流固态功率控制器带阻感性负载时的同时开关波形(400Hz) 

图9三相交流固态功率控制器带纯阻性负载时的同时开关波形(50Hz) 

具体实施方式：