[发明专利]一种带有故障监测功能的新型旋转整流器

摘要

本发明一种带有故障监测功能的新型旋转整流器涉及旋转整流系统。本发明是为了解决现有的整流器交流励磁机输出功率低，谐波成分高，旋转整流控制器不能及时开启的及系统故障的问题。本发明的带有故障检测功能的旋转整流系统，包括：三相三倍压整流电路、交流励磁机、基于VIENNA的旋转整流桥模块、启动功率模块、启动电阻、旋转整流控制器、同步电动机励磁机组、故障检测模块、无线通讯装置、第一无线收发装置、第二无线收发装置及外部监控模块；本发明采用注入零序电压的中点电位平衡法，在不同时刻分别将零序电压V_Z(+)和V_Z(‑)注入到三相参考电压中，解决直流母线两电容电压不均衡问题。

主权项

1.一种带有故障监测功能的新型旋转整流器，其特征在于，包括：交流励磁机、三相三倍压整流电路、旋转整流控制器、基于VIENNA的旋转整流器模块、启动功率模块、启动电阻、同步电动机励磁机组、故障检测模块、无线通讯装置、第一无线收发装置、第二无线收发装置及外部监控模块；所述交流励磁机的输入端连接输入励磁电流，输出端连接基于VIENNA的旋转整流器模块和三相三倍压整流电路的输入端，所述三相三倍压整流电路的输出端连接旋转整流控制器，所述基于VIENNA的旋转整流器模块的输出端连接启动功率模块和启动电阻，所述启动功率模块和启动电阻均连接同步电动机励磁绕组，所述启动功率模块还连接启动电阻；所述故障检测模块发出的故障报警信号被无线通讯装置接收，所述无线通讯装置将故障报警信号通过第一无线收发装置发送给旋转整流控制器，所述第一无线收发装置同时将故障报警信号传递至第二无线收发装置，所述第二无线收发装置接受故障报警信号并将其传递至外部监控模块，同时外部监控模块针对故障发出的指令信号依次经过第二无线发射装置、第一信号收发装置，传输至旋转整流控制器，旋转整流控制器根据指令信号控制基于VIENNA的旋转整流器模块；所述故障检测模块包括电流检测电路、交流电压检测电路和直流电压检测电路及数字信号处理器DSP，DSP对采样的模拟信号转化成数字信号，对转换结果读取后，进行电流、电压的PI调节，并将故障报警信号发送给无线检测装置；所述外部监控模块包括人机交互界面和核心控制器；所述基于VIENNA的旋转整流器模块采用拓扑结构，VIENNA整流电路每个桥臂由一个功率开关和四个二极管构成的整流桥组成双向开关，另有上下两个二极管起到续流的作用，所述基于VIENNA的旋转整流器模块通过La、Lb、Lc三相升压电感连接交流励磁机；所述三相三倍压整流电路包括升压电路和整流电路，输入电压来自交流励磁机的电枢绕组；所述启动功率模块由一个晶闸管和一个二极管反向并联组成，晶闸管由旋转整流控制器控制，其作用是当同步电动机的励磁绕组上感应出来的交流电压减小到设定值时，切除启动功率模块和启动电阻，完成顺极性投励，实现同步电动机的异步启动过程；所述无线通讯装置以NRF2401模块为核心，其作用是故障的报警，当旋转整流器模块出现短路或者断路故障时，故障检测模块的DSP将故障信号通过无线收发装置发送给外部的核心控制器和人机交互界面；采用以下方法平衡中点电压：步骤a、直流侧两个电容电压Vdc,上和Vdc ,下的参考电压为Vx ,ref ,DPWM ,Vienna(x＝a ,b,c)，Vdc ,上和Vdc ,下会上下波动，在波动前判断Vdc ,上增加或者减小的趋势来确定注入零序电压VZ的方向：在Vdc ,上将要减小的时刻注入正向的VZ(+)使Vdc ,上增加，Vdc ,下减小；反之，在Vdc ,上将要增加的时刻注入VZ(‑)使Vdc,上减小，Vdc,上增加；步骤b、确定三个输入电流中间的电流Imid的正负，如果Imid为正，则注入正向的零序电压VZ(+)，如果Imid为负值，则注入负的零序电压VZ(‑)；步骤c、选择一个大于最大纹波电流的值作为IT，如果步骤b中注入正向的零序电压VZ(+)，比较Imid与IT的大小，如果Imid>IT，则：其中，Vmax，Vienna和Vmin ,Vienna是Va，ref，DPWM ,Vienna和Vb，ref，DPWM ,Vienna和Vc，ref，DPWM ,Vienna的最大值和最小值，Ma为调制比，m为临界调制比，如果Imid≤IT，则返回步骤b；如果步骤b中注入负的零序电压VZ(‑)，比较Imid与‑IT的大小，如果Imid＜‑IT，则：如果Imid≥‑IT，则返回步骤b；步骤d、根据上述步骤中得到的注入零序电压VZ方向和大小，注入VZ，以平衡中点电压。