[发明专利]一种三电平交直交变频器直流母线过压保护方法

说明书

一种三电平交直交变频器直流母线过压保护方法，属于三电平背靠背式变频器的控制领域。具体步骤为：两个直流母线反馈电压u_c1、u_c2与给定过压值的比较：最大值选择：电阻系数设定：电流信号限幅，叠加到电流内环控制。适用于带有源整流的AC‑DC‑AC电压源型变频器，在三电平背靠背式变频器没有硬件放电电路的情况下，基于有源阻尼的直流母线过压保护方法，可以提高系统对过压的响应速度，有效的防止直流母线过压。

技术领域

本发明涉及三电平背靠背式变频器的控制领域，特别是提供了一种基于有源阻尼的三电平交直交变频器直流母线过压保护方法，适用于带有源整流的AC-DC-AC电压源型变频器，在变频器主回路没有硬件电路过压保护的情况下，提供了一种防止直流母线过压的方法。

背景技术

常规的三电平背靠背式变频器的直流母线过压保护采用可控开关器件和放电电阻，通过导通开关器件，让直流母线电容的电荷通过放电电阻泄放。如图1所示，当直流母线电容C1的电压超过设定电压时，导通S1，通过R1放电；当直流母线电容C2的电压超过设定电压时，导通S2，通过R2放电。这种直流母线过电压的保护方法，控制简单。但是在大功率的交直交变频器中，放电电阻的功率很大，散热量很大，需要充分考虑安装空间，散热空间等问题，在一些受空间限制、散热条件限制的场合，实现比较困难。如矿用变频器，由于防爆要求，柜体密封性好，散热条件有限，并且安装空间受到限制不能安装大功率的放电电阻。

当变频器拖动的电机快速制动时，能量通过变频器的逆变单元从电机回馈到变频器的直流母线，直流母线电压再通过变频器的整流单元回馈到电网。直流母线电压受整流单元的控制，当直流母线电压高于设定值时，整流电压环的电压调节器通过对直流母线电压的调节，将能量回馈到电网。但是控制系统中电压环的控制响应相对较慢。假设电压环的响应速度为1ms，当电机快速制动时，在1ms内电压环还没有响应，而直流母线电压快速冲高，导致系统过压停机，有可能导致直流母线电容的损坏。

在整流侧的双闭环系统中，电流环在控制系统里面属于内环，要比电压环快一个数量级以上，假设电流环的响应时间是100us，比电压环快1个数量级。于是提出了一种基于有源阻尼的方法，响应速度与电流环相同。从而能够保证当电机快速制动时，控制系统能够快速反应，把多余的能量回馈到电网，可以有效降低直流母线电压，不会使系统过压停机，保护直流母线电容的安全。

发明内容

本发明的目的在于提出一种三电平交直交变频器直流母线过压保护方法，不通过硬件放电，基于软件实现的可以快速响应直流母线的过电压的实现。具有精度高、响应快，可靠性高，直接作用于电流内环的特点。

本发明的具体步骤及在步骤中控制的技术参数如下：

(1)两个直流母线反馈电压u_c1、u_c2(750V≤u_c1,u_c2≤1200V)与给定过压值的比较环节：两个给定值大小相等，比较时均为反馈值减去给定值；

(2)最大值选择环节：通过比较两个电压偏差的大小，选择最大的电压偏差作为输出信号；

(3)电阻系数设定环节：电阻系数K_R的具体大小，可定为1.5≤K_R≤3.5，也可以手动调制，但必须为正，K_R越大，过电压控制效果响应越快；K_R越小，过电压控制效果响应越慢；

(4)电流信号限幅环节，在电流信号I_R为负时，输出电流信号一直为0，在I_R为正时，一定范围内(I_R≤I_max，I_max为电流限幅值，大小为50A)，输出电流信号即为I_R，在I_R>I_max时，输出电流信号即为限幅值I_max；