[发明专利]一种变流器保护电路实现方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化系统领域，可以应用在电力电子的IGBT的控制系统中。该方法具体使用在对IGBT器件的保护应用中。

技术背景

双馈风力发电机的机侧变换器和网侧变换器的功率器件均采用IPM(智能功率模块)，IPM内部集成了IGBT器件、驱动电路、保护电路，使用方便。IPM自身保护功能包括控制电源欠压保护、过热保护、过流保护、上下桥臂短路保护。但是，IPM自身保护对于模块内部的所有IGTB器件不是一致性动作，而且输出的报警信号不具有保持性，容易导致系统出现过流振荡现象，最终造成IPM的损坏。为了进一步提高IPM工作的安全性和可靠性，在除了IPM自身保护的功能外，设计了实时性更强的IPM保护方案，如图1所示。图中可以看出，设置了独立的IPM交流侧过流保护电路和直流侧过压保护电路，利用FPGA实现对DSP发出脉冲的封锁、打开的功能。一旦保护动作，FPGA将保持封锁状态，直到被DSP的复位信号解除。该保护方法响应时间快，动作可靠，通用性强。

发明内容

目前双馈风力发电机的运行故障中，机、网侧变换器功率器件的损坏时有发生，而功率器件的损坏一般是由过流引起。分析可能引起过流的原因，并进行相应的保护是十分有必要的。本发明采用实时性极高的硬件电路和FPGA，能有效的保护功率器件不被烧毁。

本发明所采用的技术方案如下：DSP发出的6路PWM先到FPGA，FPGA根据外部保护信号和内部死区判断逻辑决定是否封锁PWM输出。FPGA内部死区判断逻辑监测PWM脉冲是否存在死区，一旦发现两路输出没有死区(将导致上下桥臂同时导通)，则产生封锁信号，FPGA立即封锁PWM输出，将IPM模块关断，并使PDPINTA1A有效发送给DSP，使DSP关断PWM输出。FPGA一直保存PWM封锁状态，直到被DSP复位。外部保护信号由外部硬件电路产生：三路电压信号经过一个整流桥，整流得到一个电压信号，该电压信号作为比较器的输入，一旦超过设定的门限电压值就产生OV1A信号给FPGA，FPGA收到该信号后封锁PWM脉冲输出，并保存封锁状态，直到被DSP复位。一路电压信号作为另一个比较器的输入，一旦超过设定的门限电压值也产生同样的OV1A信号给FPGA，FPGA收到该信号后封锁PWM脉冲输出，并保存封锁状态，直到被DSP复位。

附图说明

附图1为保护方案示意图；

附图2FPGA内部逻辑图；

附图3过流、过压保护电路图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案通过实施例进一步详细表述。

图1示出了本发明的方案示意图，DSP发出的PWM先到FPGA，FPGA再根据保护信号和内部逻辑决定是封锁PWM输出还是把PWM“透传”输出。

FPGA内部逻辑图见附图2。FPGA在上电或者复位后，第一步是封锁PWM输出，同时对所有的保护信号屏蔽，也就是不执行保护功能，只是封锁PWM。如果要解锁，则只有当DSP的引脚LOCKA为“0”时，经过与非门使SHUTA信号为“1”，这样PWM的信号就不被封锁，而是透传出去。

LOCKA信号为低的同时，FPGA置OV1AERR为1，这样就解除了之前保护动作而造成的状态锁存现象，重新使能了过流、过压的保护功能。只有当OV1A再次为0时，U200B与非门才能输出1，当RSTA为1时，U200D与非门输出为0，这时才能在U210A产生PDPINTA1和SHUTA信号，实现对PWM的封锁。