一種多功能模塊式電能變換裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能模塊式電能變換裝置，包括由主電路以及與之連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路和輔助電路組成；所述主電路由三相PWM整流電路和三相逆變電路組成；所述主電路采用TMS320F2812作為核心處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)與主電路相連接的三相橋式電路靜止無(wú)功發(fā)生器、三相橋式電路電機(jī)變頻器、三相有源電力濾波器、三相橋式電路PWM整流器的電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)以及矢量控制；該裝置采用PLC控制器實(shí)現(xiàn)不同功能轉(zhuǎn)換，通過(guò)控制其接觸器的通斷，形成不同的功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上DSP控制器以不同的控制策略對(duì)三相橋式電力變換器進(jìn)行控制，所述輔助電路由開(kāi)關(guān)電源、保護(hù)電路及三相異步電機(jī)組成，能以最少的器件實(shí)現(xiàn)多種電力變換功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種多功能模塊式電能變換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電能變換技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多功能模塊式電能變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力電子裝置中的功率器件除較少工作在線(xiàn)性放大狀態(tài)外，大多工作在開(kāi)關(guān)狀 態(tài)，在實(shí)現(xiàn)變流的同時(shí)，也帶來(lái)副作用，如對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生了 "污染"。如傳統(tǒng)的二極管整流器、相 控晶閩管整流器，其在運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)側(cè)存在大量的諧波成分，并且功率因數(shù)較低，必須加 W限制。與此同時(shí)，在電力傳動(dòng)裝置中，直接起動(dòng)電機(jī)時(shí)起動(dòng)電流很大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，由此 會(huì)造成電網(wǎng)電流瞬間增加，電壓下降，對(duì)其它運(yùn)行中設(shè)備造成影響，甚至?xí){到相關(guān)設(shè)備 的安全運(yùn)行。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)W上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種多功能模塊式電能變換裝置，可W有效解 決【背景技術(shù)】中的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種多功能模塊式電能變換裝 置，包括由主電路W及與之連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路和輔助電路組成;所述主電路由 S相HVM整流電路和S相逆變電路組成;所述主電路采用TMS320F2812作為核屯、處理器，實(shí) 現(xiàn)對(duì)與主電路相連接的=相橋式電路靜止無(wú)功發(fā)生器、=相有源電力濾波器、=相橋式電 路電機(jī)變頻器、=相橋式電路PWM整流器的電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)W及矢量控制；該裝置采用 PLC控制器實(shí)現(xiàn)不同功能轉(zhuǎn)換，通過(guò)控制其接觸器的通斷，形成不同的功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上 DSP控制器W不同的控制策略對(duì)=相橋式電力變換器進(jìn)行控制，所述輔助電路由開(kāi)關(guān)電源、 保護(hù)電路及=相異步電機(jī)組成。
[0005] 優(yōu)選的，所述DSP控制器發(fā)出的卵M信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC06忍片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換之后，送給 光禪TLP250忍片，信號(hào)經(jīng)隔離放大電路放大后來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管。
[0006] 優(yōu)選的，所述化C控制輸出兩類(lèi)信號(hào)，一類(lèi)是控制DSP控制器執(zhí)行S相橋式電力變 換器的控制策略;另一類(lèi)是控制接觸器改變主電路拓?fù)涞男盘?hào)。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[000引（1)將=相橋式電路靜止無(wú)功發(fā)生器、=相有源電力濾波器、Pmi整流器和變頻器 等多種電力變換拓?fù)錃w納成=相橋式電路運(yùn)個(gè)主模塊和各類(lèi)子模塊的有機(jī)組合。通過(guò)運(yùn)個(gè) 思路構(gòu)建集多種電能變換功能于一身的電力變換器，一個(gè)多功能模塊式電能變換裝置僅包 含1個(gè)DSP控制器、1個(gè)化C控制器、1套S相橋式電路和若干繼電器、接觸器，能W最少的器件 實(shí)現(xiàn)多種電力變換功能。
[0009] (2)PWM整流器部分已不是一般傳統(tǒng)意義上的AC/DC變換器。由于能量的雙向傳輸， 當(dāng)PWM整流器從電網(wǎng)吸取能量時(shí)，運(yùn)行于整流工作狀態(tài);而當(dāng)PWM整流器向電網(wǎng)傳輸電能時(shí)， 則運(yùn)行于有源逆變工作狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。因此，PWM整流器實(shí)際上是一個(gè)其 交直流側(cè)可控的四象限運(yùn)行的整流裝置。
[0010] (3)PWM整流器部分、無(wú)功補(bǔ)償器部分能減輕電力電子裝置對(duì)電網(wǎng)的污染，電動(dòng)機(jī) WVF軟啟動(dòng)裝置部分相比于傳統(tǒng)的星角啟動(dòng)或是晶閩管軟啟動(dòng)器，大大減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖 山O
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型裝置電氣原理圖；
[001^ 圖2為本實(shí)用新型化C控制原理圖；
[0013] 圖3為本實(shí)用新型靜止無(wú)功發(fā)生器示意圖；
[0014] 圖4為本實(shí)用新型PWM整流器示意圖；
[0015] 圖5為本實(shí)用新型S相PWM整流器電路圖；
[0016] 圖6為本實(shí)用新型S相逆變器電路圖；
[0017] 圖7為本實(shí)用新型=相靜止無(wú)功或=相有源電力波器電路圖；
[0018] 圖8為本實(shí)用新型電壓過(guò)零檢測(cè)電路原理圖；
[0019] 圖9為本實(shí)用新型隔離驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0020] 圖10為本實(shí)用新型單相等效電路圖；
[0021 ]圖11為本實(shí)用新型電流超前示意圖；
[0022] 圖12為本實(shí)用新型電流滯后示意圖；
[0023] 圖13為本實(shí)用新型滯環(huán)比較法示意圖；
[0024] 圖14為本實(shí)用新型VWF的控制特性示意圖；
[0025] 圖15為本實(shí)用新型不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法示意圖；
[0026] 圖16為本實(shí)用新型環(huán)電流控制框圖示意圖
[0027] 圖17為本實(shí)用新型為本實(shí)用新型IGBT橋交流側(cè)電壓關(guān)系圖；
[00%]圖18為本實(shí)用新型S相橋式電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖19為本實(shí)用新型裝置模塊化結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0031] 實(shí)施例：
[0032] 請(qǐng)參閱圖1至圖7,本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種多功能模塊式電能變換裝 置，包括由主電路W及與之連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路和輔助電路組成;所述主電路由 S相HVM整流電路和S相逆變電路組成;所述主電路采用TMS320F2812作為核屯、處理器，實(shí) 現(xiàn)對(duì)與主電路相連接的=相橋式電路靜止無(wú)功發(fā)生器、=相有源電力濾波器、=相橋式電 路電機(jī)變頻器、=相橋式電路PWM整流器的電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)W及矢量控制；該裝置采用 PLC控制器實(shí)現(xiàn)不同功能轉(zhuǎn)換，通過(guò)控制其接觸器的通斷，形成不同的功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上 DSP控制器W不同的控制策略對(duì)=相橋式電力變換器進(jìn)行控制，所述輔助電路由開(kāi)關(guān)電源、 保護(hù)電路及S相異步電機(jī)組成;所述DSP控制器發(fā)出的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)74肥06忍片進(jìn)行電平轉(zhuǎn) 換之后，送給光禪TLP250忍片，信號(hào)經(jīng)隔離放大電路放大后來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管。
[0033 ]由圖5、6、7可見(jiàn)，S相PWM整流器、S相逆變器、S相靜止無(wú)功發(fā)生器SVG、S相有源 電力濾波器的功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在如虛線(xiàn)所示的公共部分，即可W實(shí)現(xiàn)交流-〉直流、直流- 〉交流多種能量流動(dòng)方式。
[0034]通過(guò)控制圖1中接觸器的通斷，可形成不同的功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上DSPW不同的控 制策略對(duì)S相橋式電力變換器進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的電力變換功能。PLC要輸出兩類(lèi)信 號(hào)，一類(lèi)是控制DSP執(zhí)行S相橋式電力變換器的控制策略;另一類(lèi)是控制接觸器改變主電路 拓?fù)涞男盘?hào)。通過(guò)運(yùn)兩類(lèi)信號(hào)的相互配合，就可實(shí)現(xiàn)特定功能。
[0035 ]計(jì)算無(wú)功電流時(shí)各相電流首先減去零序電流（i a+化+i C) /3，再進(jìn)行坐標(biāo)變換，得 到直流的有功分量進(jìn)行濾波，采用數(shù)字滑動(dòng)均值濾波器，其計(jì)算簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性較好，則最終 變換得到的指令電流既能補(bǔ)償無(wú)功電流、諧波電流，也能補(bǔ)償電網(wǎng)中的零序電流。
[0036] 圖8,為了進(jìn)行坐標(biāo)變換，需要知道任意時(shí)刻A相電壓的相位，故需電網(wǎng)同步檢測(cè)電 路，此處采用電壓霍爾模塊CHV-25P把A相電壓降為幅值為5V左右的與電網(wǎng)同頻同相的低壓 正弦信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)處理電路最終得到0~3.3V的方波信號(hào)，W滿(mǎn)足DSP2812對(duì)輸入電壓 的要求。通過(guò)DSP捕獲單元CAP3捕獲該方波信號(hào)的下降沿，即可得到電網(wǎng)電壓的過(guò)零點(diǎn)。
[0037] 圖9,為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，將DSP發(fā)出的P歷信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC06進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 之后，送給光禪化P250忍片，信號(hào)經(jīng)隔離放大來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管，光禪的使用，能夠減少信號(hào)延 遲，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)電和弱電的隔離，提高了可靠性。
[0038] Pmi整流器部分已不是一般傳統(tǒng)意義上的AC/DC變換器。由于能量的雙向傳輸，當(dāng) PWM整流器從電網(wǎng)吸取能量時(shí)，運(yùn)行于整流工作狀態(tài);而當(dāng)PWM整流器向電網(wǎng)傳輸電能時(shí)，貝U 運(yùn)行于有源逆變工作狀態(tài)。因此，PWM整流器實(shí)際上是一個(gè)其交直流側(cè)可控的四象限運(yùn)行的 整流裝置。
[0039] PWM整流器部分運(yùn)行在整流和逆變工作狀態(tài)時(shí)，均能實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。即當(dāng) PWM整流器運(yùn)行于整流狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)側(cè)電壓電流同相位(正阻特性）；當(dāng)PWM整流器運(yùn)行于有源 逆變狀態(tài)時(shí)，其網(wǎng)側(cè)電壓電流反相(負(fù)阻特性）。
[0040] 交直交變頻器部分其變頻的控制方法是矢量控制，相較于SPWM技術(shù)，SVPWM技術(shù)的 繞組電流波形諧波含量小，從而使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)更趨近于圓形；同時(shí)直 流母線(xiàn)電壓的利用率有了很大的提高，且更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
[0041] 本實(shí)用新型的工作原理：
[0042] (1)基于S相橋式電路的靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)部分；
[0043] SVG的工作原理是IGBT橋式電路經(jīng)電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，通過(guò)合理的調(diào)節(jié)該橋式 電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制橋式電路交流側(cè)的輸出電流，就能夠使 該電路吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。SVG的單相等效 電路如圖10所示。
[0044] 在圖10的等效電路中，將所連接的電抗器視為純電感，沒(méi)有考慮其損耗。因此不必 從電網(wǎng)吸收有功能量。在運(yùn)種情況下，只需使與同相，僅改變的幅值大小即可W控制從電網(wǎng) 吸收的電流的相位和大小，從而也就控制了從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率的大小。如圖11所示，當(dāng) 大于時(shí)，電流超前電壓90度，SVG吸收容性的無(wú)功功率，如圖12當(dāng)小于時(shí)，電流滯后電壓90 度，SVG吸收感性的無(wú)功功率。
[0045] 通過(guò)分析SVG工作原理可知，只要適當(dāng)?shù)膶?duì)無(wú)功電流參考值進(jìn)行調(diào)節(jié)就可W控制 SVG裝置產(chǎn)生無(wú)功功率的性質(zhì)和大小，從而能補(bǔ)償電網(wǎng)所需的無(wú)功功率，具體的控制方法分 為電流直接控制和電流間接控制。運(yùn)兩種控制方法都能通過(guò)對(duì)無(wú)功電流的調(diào)節(jié)來(lái)控制補(bǔ)償 裝置發(fā)出滿(mǎn)足要求的無(wú)功功率。選用滯環(huán)比較法如圖13所示，圖中為SVG產(chǎn)生的無(wú)功電流， 為瞬時(shí)無(wú)功電流的參考信號(hào)，滯環(huán)比較器作用是修正功率器件的開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)，在與的差 值小于滯環(huán)的上下限值的情況下，觸發(fā)信號(hào)為高電平，此時(shí)功率開(kāi)關(guān)器件為導(dǎo)通狀態(tài)，電流 增大;反之，如果其差值大于滯環(huán)的上下限值，則開(kāi)關(guān)器件為關(guān)斷狀態(tài)，運(yùn)時(shí)電流減小。
[0046] 單相滯環(huán)比較器的瞬時(shí)值比較方式控制電路原理圖如圖13所示。在該方式中，把 補(bǔ)償電流的指令信號(hào)與逆變器實(shí)際發(fā)出的補(bǔ)償電流信號(hào)。進(jìn)行比較，兩者的偏差。作為滯環(huán) 比較器的輸入，通過(guò)滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開(kāi)關(guān)器件通斷的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電 路放大后控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，從而控制補(bǔ)償電流的變化。
[0047] (2)基于=相橋式電路的電機(jī)變頻器部分：
[0048] 在運(yùn)里采用WVF調(diào)速作為電機(jī)本體控制策略。即在基速W下同時(shí)進(jìn)行變壓變頻實(shí) 現(xiàn)電機(jī)定子相電壓與電源頻率之比恒定，運(yùn)樣，根據(jù)公式認(rèn)為定子相電壓化與Eg近似相等， 電機(jī)中每極磁通量4。基本不變。在基速W上，由于電網(wǎng)電壓不能提升，需要保持電機(jī)端電 壓不變升高電源頻率W提升轉(zhuǎn)速，運(yùn)時(shí)4m下降。
[0049] 低頻時(shí)，Ui和Eg都較小，定子漏阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不能再忽略，運(yùn) 時(shí)，可W人為的把電壓化抬高一些，W便近似的補(bǔ)償定子漏阻抗壓降。結(jié)合基頻W上的調(diào)速 方法，其控制特性如圖14所示
[0050] 運(yùn)里，運(yùn)用DSP利用不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法產(chǎn)生控制S相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的SPWM信號(hào)， 信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)=相橋式電力變換器控制電機(jī)的運(yùn)行。不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法采用在每個(gè)載 波周期采樣兩次，即在=角波的頂點(diǎn)位置采樣，又在=角波的底點(diǎn)位置采樣，運(yùn)樣形成的階 梯波與正弦波的逼近程度會(huì)大大提高。不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法生成SPWM的原理圖如圖15所示。 [0化1] 由圖15
[0化2] S'+S = Tc(2+a sin?tA+a sin?tB)/4 [0化3] CO tA=化+1/4)化今n
[0化4] OtB=化+3/4)化今 n
[00對(duì) k= (0，1，2，…，N-I)由W上分析得比較單元1的比較寄存器的值化CMPRl = TlPR- (S'+S)/2Ts，其中Ts為通用定時(shí)器1的時(shí)鐘周期。
[0化6]
[0057]得到了比較寄存器的值，即可使DSP發(fā)出6路SPWM波控制S相橋式電力變換器了。 [005引（3)基于S相橋式電路的PWM整流器部分；
[0059] PWM整流器已不是一般傳統(tǒng)意義上的AC/DC變換器。由于能量的雙向傳輸，當(dāng)PWM整 流器從電網(wǎng)吸取能量時(shí)，運(yùn)行于整流工作狀態(tài);而當(dāng)PWM整流器向電網(wǎng)傳輸電能時(shí)，則運(yùn)行 于有源逆變工作狀態(tài)。能實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。單位功率因數(shù)指的是：當(dāng)PWM整流器運(yùn)行 于整流狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)側(cè)電壓電流同相位(正阻特性）；當(dāng)PWM整流器運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)時(shí)，其 網(wǎng)側(cè)電壓電流反相（負(fù)阻特性）。因此，PWM整流器實(shí)際上是一個(gè)其交直流側(cè)可控的四象限運(yùn) 行的整流裝置。
[0060]按正弦波與S角載波比較法對(duì)圖4中的V1-V4進(jìn)行SPWM控制，就可W在S相橋的交 流偵隅到一個(gè)SPWM波VasDVa。的基波和電網(wǎng)電壓e共同作用得到所需大小和相位的輸入電流 Iac O
[0061 ]電感L在PWM整流電路中起平衡電壓的作用，有：
[0062] ^=JoLIac = G-Vac
[006引運(yùn)樣可W方便的得出他們的矢量關(guān)系，如圖17所示。
[0064] 可見(jiàn)，Vac圍繞著圓ABCD運(yùn)動(dòng)。電壓矢量Vac在下半部分軌跡運(yùn)行時(shí)，PWM整流器從電 網(wǎng)吸收功率，工作在整流狀態(tài)，特別的，當(dāng)Vac運(yùn)行至B點(diǎn)時(shí)，e與la。同相，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù) 運(yùn)行。電壓矢量Vac在圓的上半部分上運(yùn)行時(shí)，PWM整流器給電網(wǎng)提供功率，工作在有源逆變 狀態(tài)，特別的，當(dāng)Vac運(yùn)行至D點(diǎn)時(shí)，e與ia。同相，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。在任意時(shí)刻，整流器 上下橋臂不能直通。
[0065] 當(dāng)Vac位于B或D點(diǎn)時(shí)，變流器工作在理想的單位功率因數(shù)狀態(tài)，Vac與e夾角
當(dāng)L、Iac、《、e已知時(shí)可W通過(guò)前式得到Vac,進(jìn)一步得到調(diào)制比M、由此得到調(diào)制 二 波形。
[0066] 選用滯環(huán)電流控制法來(lái)控制Iac,工作原理圖，如圖15所示。電壓PI控制器的輸出和 與電源e同相位的單位正弦波相乘得到電流參考I*，I*再與檢測(cè)到的電流信號(hào)I比較，經(jīng)滯 環(huán)比較產(chǎn)生PWM輸出，對(duì)各功率管進(jìn)行控制，達(dá)到被控電流ia。與輸入電壓同相或者反相的目 的。
[0067] 由于電網(wǎng)為交流，因此各種變流裝置多采用AC-DC變換方式。WS相電網(wǎng)為例，所 實(shí)現(xiàn)的S相PWM整流器、S相逆變器、S相靜止無(wú)功發(fā)生器SVG、S相有源電力濾波器的等電 能變換功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都具有如圖7虛線(xiàn)所示的公共部分，即可W實(shí)現(xiàn)交流-〉直流、直流-〉交 流多種能量流動(dòng)方式。電力電子技術(shù)的本質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一相橋式電力變換器"電路，如 圖18所示。應(yīng)用運(yùn)種功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將控制方式和外部電路模塊化，能夠?qū)崿F(xiàn)多種變流功 能。它可W實(shí)現(xiàn)最基本的S相逆變器功能W外還可W實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償(SVG)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的軟 起動(dòng)，變頻調(diào)速W及PWM整流等功能。運(yùn)用模塊化思想，W=相橋式電力變換器為核屯、模塊， 將各種特殊電氣結(jié)構(gòu)視為基本模塊。通過(guò)核屯、模塊與基本模塊之間的有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)綠色、 多功能、高效電能變換裝置。如圖19裝置的模塊圖所示。圖1更清晰明了地給出了系統(tǒng)主電 路。通過(guò)化C控制接觸器^^2心12心21^22通斷。加上05?對(duì)^相橋式電力變換器的控制。 能夠使裝置W=相橋運(yùn)種基本電力電子拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)上述多種實(shí)用的電能變換功能。
[0068] 多功能模塊式電能變換裝置實(shí)現(xiàn)控制的關(guān)鍵部分就是控制電路，本系統(tǒng)采用 F2812與PLC實(shí)現(xiàn)控制電路。F2812主要完成控制算法，輸出PWM控制信號(hào)W及處理過(guò)流、過(guò)壓 信號(hào)。PLC通過(guò)控制接觸器的通斷，可形成不同的功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上DSPW不同的控制策略 對(duì)=相橋式電力變換器進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的電力變換功能。
[0069] 本發(fā)明使用的F2812是TI公司推出的型號(hào)為T(mén)MS320F2812的控制忍片，其時(shí)鐘頻率 可高達(dá)150MHz，能夠快速的執(zhí)行調(diào)制策略的運(yùn)算。TMS320F2812W定時(shí)器為核屯、，外部擴(kuò)展 的FLASH/RAM是為了防止控制忍片內(nèi)存不足，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC是為了將輸入電壓和輸出電壓 頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，W完成數(shù)字量計(jì)算W及處理過(guò)壓、過(guò)流等報(bào)警信號(hào)。
[0070] PLC采用S菱公司的FX3G，通過(guò)控制圖中接觸器的通斷，可形成不同的功率拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，配上DSPW不同的控制策略對(duì)S相橋式電力變換器進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的電力變換 功能。所W，PLC要輸出兩類(lèi)信號(hào)，一類(lèi)是控制DSP執(zhí)行S相橋式電力變換器的控制策略；另 一類(lèi)是控制接觸器改變主電路拓?fù)涞男盘?hào)。通過(guò)運(yùn)兩類(lèi)信號(hào)的相互配合，就可實(shí)現(xiàn)特定功 能，原理圖如2所示。
[0071] 表1 PLC輸入輸出引腳分配及實(shí)現(xiàn)的功能
[0072]
[0073]
[0074] 在表1中，X0-X5為各個(gè)功能的開(kāi)關(guān)，按下其中一個(gè)即可使化C同時(shí)控制DSP執(zhí)行相 應(yīng)程序控制=相橋式電力變換器和接觸器搭接主電路。X6位停止按鈕，想要實(shí)現(xiàn)功能的轉(zhuǎn) 換之前必須先按下X6停止當(dāng)前正在執(zhí)行的功能。輸出口對(duì)應(yīng)控制信號(hào)所控制的實(shí)際開(kāi)關(guān)或 DSP程序，見(jiàn)表2。
[0075] 表2 PLC輸出的控制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際控制對(duì)象
[0076]
[0077]
[007引在表1、2中，在輸入信號(hào)Xx為1時(shí)，輸出信號(hào)Y4x有效，對(duì)應(yīng)位置1。會(huì)導(dǎo)致主電路開(kāi) 關(guān)的閉合或者DSP子程序的執(zhí)行。
[0079] 從表1和表2的時(shí)候可W發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用化C實(shí)現(xiàn)不同功能的控制時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)多個(gè)功 能同時(shí)使用一個(gè)輸出觸點(diǎn)的情況。執(zhí)行PLC程序時(shí)，CPU從上往下讀程序，所W輸出口最后的 狀態(tài)即是化C實(shí)際所具有的狀態(tài)。輸出觸電的重復(fù)可能導(dǎo)致化C無(wú)法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，運(yùn)就是 所謂化C雙線(xiàn)圈問(wèn)題。解決化C雙線(xiàn)圈問(wèn)題的比較通用的方法就是利用輔助繼電器，將梯形 圖中原本的輸出點(diǎn)換成輔助繼電器，再將多個(gè)輔助繼電器進(jìn)行或運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)Y的輸出。利用 輔助繼電器，可W解決雙線(xiàn)圈的問(wèn)題，不論Xl還是X2閉合，都會(huì)引發(fā)輔助繼電器Ml或者M(jìn)2閉 合，運(yùn)時(shí)Yl必然為1。
[0080] 上述的控制單元、=相橋式電路、各類(lèi)子模塊和若干繼電器、接觸器，便可W實(shí)現(xiàn) 能W最少的器件實(shí)現(xiàn)多種電力變換功能。
[0081] W上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多功能模塊式電能變換裝置，其特征在于，包括由主電路以及與之連接的驅(qū)動(dòng) 電路、信號(hào)調(diào)理電路和輔助電路組成；所述主電路由三相pmi整流電路和三相逆變電路組 成;所述主電路采用TMS320F2812作為核心處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)與主電路相連接的三相橋式電路 靜止無(wú)功發(fā)生器、三相橋式電路電機(jī)變頻器、三相有源電力濾波器、三相橋式電路PWM整流 器的電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)以及矢量控制;該裝置采用PLC控制器實(shí)現(xiàn)不同功能轉(zhuǎn)換，通過(guò)控 制其接觸器的通斷，形成不同的功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配上DSP控制器以不同的控制策略對(duì)三相橋 式電力變換器進(jìn)行控制，所述輔助電路由開(kāi)關(guān)電源、保護(hù)電路及三相異步電機(jī)組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能模塊式電能變換裝置，其特征在于:所述DSP控制 器發(fā)出的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC06芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換之后，送給光耦TLP250芯片，信號(hào)經(jīng)隔離放 大電路放大后來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能模塊式電能變換裝置，其特征在于:所述PLC控制 輸出兩類(lèi)信號(hào)，一類(lèi)是控制DSP控制器執(zhí)行三相橋式電力變換器的控制策略;另一類(lèi)是控制 接觸器改變主電路拓?fù)涞男盘?hào)。
【文檔編號(hào)】H02P27/08GK205584061SQ201620416524
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳濟(jì)
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)