[发明专利]一种变流器并联运行切换控制装置及其切换控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及变流器，特别是一种变流器并联运行切换控制装置及其切换控制方法。

背景技术

岸电电站变流器容量需求不断增大，对其性能和可靠性要求越来越高。单变流器的容量一般最大到500kVA，而岸电功率需求已达兆瓦级。为扩大变流器容量，采用多台变流器并联运行是迄今最可靠的方法。而变流器中功率元件（GTO、IGBT、IPM等）的过载能力差，保护元件的过电流检测电路非常灵敏，现有的产品运行时常因冲击电流的影响致使变流器停机。船舶电气负载包含锚机、绞缆机等大功率强冲击性负载，也有通讯雷达、PLC及工控设备等要求精密供电的特殊负载。因此，要求岸电电站中的变流器能承受过载、负载频繁接入退出甚至负载短路等各种冲击，能够自我恢复至正常工作状态，避免发生供电事故。

应用于现有变流器产品中的限流技术主要有：硬件限流法、检测基波电流软件限流法、交流电流平均值软件限流法。这些技术主要应有在单台变流器或小功率变流器的保护模块中，当随变流器一起应用于并联系统中时，抗冲击能力较差，易出现响应缓慢且因恢复时间的差异致使变流器之间产生很大的环流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种变流器并联运行切换控制装置及其切换控制方法，在变频器并联系统中有效限流保护，快速响应，抵抗瞬时和非瞬时短路冲击，有效抑制并机间环流大小。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种变流器并联运行切换控制装置，包括处理器、两个电压采样电路、两个电流采样电路、输入电路、PWM整流器、PWM逆变器和输出电路，所述输入电路通过第一电压采样电路、第一电流采样电路接入所述处理器，所述输出电路通过第二电压采样电路、第二电流采样电路与处理器连接，所述处理器通过两个PWM驱动电路分别与PWM整流器、PWM逆变器连接，所述输入电路、PWM整流器、PWM逆变器、输出电路依次连接；所述PWM整流器、PWM逆变器之间并联有一个储能电容。

变流器并联运行切换控制装置利用PWM整流器输出的直流电流的瞬时值作为硬件封锁限流条件，对过载及短路的响应快速，能够在瞬间发生作用。当检测到直流母线的电流超过设定点上限值时，PWM驱动电路将开关管的驱动脉冲强制拉低，封锁正在导通的开关管，使电路进入续流状态，而强迫电流下降；当直流电流降低到设定点下限值时，驱动脉冲又重新起作用，变流器恢复正常工作。若此时故障没有消除，PWM驱动电路又开始动作，如此反复，使电流限定在设定点以下，起到保护变流器的作用。

本发明装置主要功能有：过载时，保持电压在设定范围内；负载短路时，断开变流器输出电压保护内部功率器件，能承受较长的故障处理时间；故障解除时，能够恢复变流器工作。

切换控制的任务是使变流器在故障期间限定电流大小，并判断变流器正常工作条件至故障消除，切回至正常工作模式。变流器正常工作时处于电压恒定模式，一旦变流器出现冲击性负荷甚至短路时，首先PWM驱动电路起作用，电流限定在一定范围内，然后处理器中起作用，判断是否切回正常工作模式。利用所述控制装置进行并联切换控制的方法为：

1）电流采样电路将PWM整流器的采样电流送入处理器中，若所述采样电流大于所述处理器中预先设定的电流值，则处理器控制PWM整流器发出故障报警信号，处理器执行中断；

2）判断故障是否解除，若解除，则中断结束；若未解除，则进入3）；

3）定义s_k=1时PWM整流器桥臂的上管导通，下管关断；s_k=0时PWM整流器桥臂的下管导通，上管关断，其中k=A，B，C，U，V，W；A，B，C分别对应PWM整流器的三个桥臂，U，V，W分别对应PWM逆变器的三个桥臂；

4）依据KCL和KVL定律，得到PWM整流器三相输出电流i_A、i_B、i_C对应的三相静止坐标系下的整流回路方程：