[发明专利]高压变频器控制器故障信号处理系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明一种实现高压变频器控制器对于故障处理的方法，目的是保证系统的稳定运 行及故障检测，属于电子技术领域。

背景技术

高压变频调速系统作为高压电动机调速节能的一种手段，是必不可少的。目前变频 器使用U/f＝C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式，其特点是控制电路结构简单，机械 特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在各个领域得到广泛应用。但 是，由于高压变频器电压等级较高，不同于低压变频器，要使用功率单元串联的方式， 目前市场上较长见的是6KV系统18个功率单元，10KV系统27个功率单元串联，系统 的拓扑结构还不尽如人意，且系统结构复杂、控制曲线会随负载的变化而变化，低速时 因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，故障率高等。而高压变频器(High voltage variable frequency drives，简称HVVFD)在石油化工、电力、冶金等应用场合对 高压变频器的可靠性、稳定性提出了更高的要求，

系统控制器使用DSP(数字信号处理器)及相关控制元件协同分级处理系统的运行 故障及静态故，系统整体拓扑如图1所示，控制器部分结构如图2所示。

控制单元与每台功率单元之间均采用了两根光纤进行连接和控制。它可以从操作面 板，I/O接口或通信通道接收操作命令和给定信号，处理后输出电压、频率给定信号给三 个相控单元，在那里转换成PWM控制信号，经电/光转换器转换成光信号，从光发送器 端口发往各功率单元。来自功率单元的应答信息经光/电转换器转换成电信号，予处理后 送主控制器集中处理。主控制器根据控制命令、给定信号及运行信息、应答信息进行运 行控制、状态分析、故障诊断等运算，检测出故障后按故障性质进行故障处理，如封锁 系统、高压跳闸等，并给出相应故障信号，还提供故障音响信号。

该处理方法的缺陷是增加了部分故障处理代码，由于系统可处于运行报警状态中，需 要人工及时处理.

主控器包括控制箱及PLC模块，装于控制柜的中部及下部，模块外部接线端子。控 制箱的主要部件有：

(1)、双DSP系统

其中一个主的管理控制、报警、通信等逻辑处理，另一个从的主要管理调节功能， 两者通过一双口RAM芯片互访公共数据，其优点是硬件空间很大，运算速度很高，为 提高软件功能提供了充足的硬件平台，外围设备接口比较容易，缺点是系统比较复杂。

面板上有RUN绿色指示灯，当上电正常、程序运行后灯就亮，否则就有故障。

(2)、接口电路

包含以下几部分：

1)模拟量输入

接受来自模拟量输入I/O模块的模入信号，送A/D变换芯片，这是±11位精度的， 可以同时采入6路模拟量再逐个变换，保证了采入的6个模拟量的同时性，可以适于一 些要求采样同时性较高的场合。变换后的数字量送CPU处理。

2)模拟量输出

接受来自CPU的数字信号，变换成模拟量送模拟量输出I/O模块输出，共有4路， 精度±11位，电位隔离输出。

3)开关量输入及开关量输出

接受来自CPU板的数字信号，送开关量输出I/O模块，共有8路。继电器接点输出。 面板上有模入、模出插头，通过对较扁平电与模块相连。面板上还有开关量输出指示灯。 开关量输出则通过总线板上的端子与I/O模块相连。

(3)、相控板

其主要功能有正弦波参改电压波生成、三角载波生成、同点、PWM波生成、控制信 号生成、调制等。分ABC相共计3块。

6KV系统每板6个对应接收各相6个功率单元的应答信号，予处理后送主CPU。别 处，相控板还包括光发送/接收回路共6对，分别与各相6个功率单元的接收/发送回路相 连。

(4)、PLC模块共有

模入模块一个，6路，其中两路为0-±10V/0-20ma可送；

模出模块一个，4路，0-±10V，电位隔离；

开入模块一个，共4×4＝16路，～110V输入；

开出模块一个，共2×4＝8路，继电器接点输入-24V/～220V。

6)、操作面板

装于柜门上，其上有指示灯指示运行状态，数码管显示运行数据或参数，键盘输入 操作命令或显示修改参数。它通过电源与CPU板的X3操作面板接口相连。