[实用新型]一种大功率NPC三电平逆变器短路电流在线检测系统

说明书

本实用新型提供一种大功率NPC三电平逆变器短路电流在线检测系统，包括：di/dt检测单元，电流还原单元，短路检测单元，短路路径识别单元，电流状态显示单元。该系统在逆变器发生短路时仅需根据每相的正、负母线和负载电流以及电流变化速率即可迅速判断短路类别，识别故障线路，有助于分析短路故障原因。与现有的电流在线检测方法相比，该方法减少了电流检测单元，具有更好的实际可操作性，更强的检测功能和更低的检测成本。

技术领域

本实用新型涉及电力电子器件检测领域，尤其涉及一种大功率NPC三电平逆变器短路电流在线检测系统。

背景技术

中点钳位型（NPC）三电平逆变器是应用最为广泛的三电平拓扑结构，短路故障是影响系统可靠运行的重要因素，当系统发生短路故障时，传统的控制系统根据IGBT模块的驱动板检测短路故障，随后进行相应的停机操作。然而仅根据某一模块发出的短路故障是很难快速诊断引起短路故障的原因，尤其是在系统发生二次故障的情况下，所带来的故障连带效应妨碍了对短路故障因素的正确判断。

传统的短路检测方法诸如退饱和法，di/dt检测法，门极电荷法等都只是为了实现快速的短路保护，无法提供具体的短路信息。目前可以通过提取IGBT模块的电流来检测短路状况，然而NPC型三电平单相拓扑共有4个IGBT模块和2个钳位二极管模块，若同时对每个模块电流进行独立检测，则对于常规三相大功率NPC三电平拓扑结构来说共需要18个电流检测单元，无疑增加了系统检测的成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种大功率NPC三电平逆变器IGBT模块电流在线检测系统，旨在解决上述问题。本实用新型既能够减少电流检测单元，还能够在发生短路故障时，准确判断发生短路故障的电流路径。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种大功率NPC三电平逆变器短路电流在线检测系统，包括：di/dt检测单元，电流还原单元，短路检测单元，短路路径识别单元，电流状态显示单元；di/dt检测单元第一输出端与电流还原单元第一输入端相连，di/dt检测单元第二输出端与短路检测单元第一输入端相连，电流还原单元第一输出端与短路检测单元第二输入端相连，电流还原单元第二输出端与电流状态显示单元第一输入端相连，短路检测单元第一输出端与短路路径识别单元第一输入端相连，短路路径识别单元第一输出端与电流状态显示单元第二输入端相连；其中：

di/dt检测单元，用于检测流过单相正母线电流变化速率di₊/dt、负母线电流变化速率di_-/dt和负载的电流变化速率di_L/dt；

电流还原单元，用于将di/dt检测单元检测到的电流变化速率还原为所测的电流值；

短路检测单元，用于检测短路状态，将所测得的电流信号以及电流变化速率信号与参考值进行比较，以判断是否发生短路故障，并向短路路径识别单元输出比较结果的输出信号；

短路路径识别单元，用于判断短路路径，短路路径识别单元存有短路路径与比较输出信号的关系表，可通过查表得到短路路径；

电流状态显示单元，用于显示每相输出正、负母线和负载电流，并在短路时显示短路路径。

作为本实用新型的一种改进，所述di/dt检测单元采用柔性罗氏线圈，分别套在A相拓扑的正母线、负母线和负载处。

作为本实用新型的一种改进，所述的电流还原单元采用积分电路分别对di/dt检测单元输出的正、负母线和负载电流变化率进行积分还原。

作为本实用新型的一种改进，所述积分电路为复合式积分电路。

作为本实用新型的一种改进，所述比较电路分别对负载处的正向电流和反向电流分别进行短路检测，对正母线和负母线的正向电流及其正向电流变化速率进行短路检测。