模块化多电平换流阀子模块驱动接口互锁方法技术

本发明专利技术涉及一种模块化多电平换流阀子模块驱动接口互锁方法。模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块采用半桥拓扑结构，功率单元使用全控型器件绝缘栅极双极性晶体管IGBT。为防止子模块桥臂直通出现，多通过控制驱动信号互锁来实现，然而驱动信号的互锁，一般采用设置子模块上管IGBT和下管IGBT驱动信号死区的方法，驱动信号死区的设置通过软件来实现，当微控制器程序出现死机或程序跑飞，更甚者微控制器出现故障情况下，若软件设置死区失效，必然存在子模块桥臂直通的危险，进而对子模块功率单元造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块采用半桥拓扑结构，功率单元使用全控型器件绝缘栅极双极性晶体管IGBT。为防止子模块桥臂直通出现，多通过控制驱动信号互锁来实现，然而驱动信号的互锁，一般采用设置子模块上管IGBT和下管IGBT驱动信号死区的方法，驱动信号死区的设置通过软件来实现，当微控制器程序出现死机或程序跑飞，更甚者微控制器出现故障情况下，若软件设置死区失效，必然存在子模块桥臂直通的危险，进而对子模块功率单元造成损坏。【专利说明】
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块驱动接口互锁方法。
技术介绍
模块化多电平柔性直流输电，通过将多个子模块级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少，模块化程度高的特点，已经在电力系统中得到工程应用。 模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块，作为柔性直流输电工程中的核心设备，其功率元件使用全控型器件绝缘栅极双极性晶体管IGBT，采用半桥拓扑结构，因此能否有效实现桥臂上管IGBT和下管IGBT之间的互锁，避免子模块桥臂直通的产生，是柔性直流输电换流阀安全可靠运行的关键。 当柔性直流输电换流阀运行时，若子模块出现子模块桥臂直通造成直流电容短路，短路电流会对IGBT造成损坏。一般通过软件采用设置驱动信号死区方法来避免子模块桥臂直通的产生。然而，当微控制器软件失控或是微控制器自身出现故障，一旦出现死区设置失效，仍然会存在子模块桥臂直通的潜在危险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块驱动接口互锁方法。 本专利技术是通过下述技术方案实现的: 模块化多电平换流阀子模块功率单元驱动接口互锁方法，微控制器输出两路信号到功率单元驱动接口，经过处理输出对应两路驱动信号分别至子模块上管IGBT和下管IGBT ； 所述功率单元驱动接口两路输入信号包括输入I驱动信号接口和输入2驱动信号接口 ；输入I接口信号为逻辑‘I’表征上管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征驱动信号无效；输入2接口信号为逻辑‘I’表征下管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征下管IGBT驱动信号无效；所述功率单元驱动接口两路输出信号包括输出I驱动信号接口和输出2驱动信号接口 ；输出I接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效；输出2接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效； 功率单元驱动接口的互锁逻辑处理如下，当输入I接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入信号为逻辑‘0’，则输出I接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管和下管驱动信号无效；当输入I接口输入逻辑‘I’时，输入2接口输入逻辑‘0’，则输出I接口输出逻辑‘1’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管驱动有效，下管驱动无效；当输入I接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出I接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘I’，子模块下管驱动有效，上管驱动无效；当输入I接口输入逻辑‘I’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出I接口和输出2接口均输出逻辑‘O’。 采用与非门完成所述功率单元驱动接口的互锁逻辑。 与现有技术比较，本专利技术的有益效果是:实现了对子模块上管IGBT和下管IGBT互锁控制，有效避免了子模块桥臂直通的产生。本专利技术是在微处理器软件保护的基础上增加的互锁逻辑处理，可以在软件设置驱动信号死区失效的时，提供第二重保障，大大提高了对子模块功率单元的保护功能。本专利技术使用与非门完成逻辑互锁，简单实用，便于电路的实现。 【专利附图】【附图说明】 图1模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块构成。 图2两路输入接口和两路输出驱动接口互锁逻辑控制真值表。 图3基于与非门两路输入接口和两路输出接口互锁逻辑电路。 图4基于与非门互锁组合逻辑电路各端口输出真值表。 具体实现方式 下面结合对本专利技术具体实施做进一步介绍: 柔性直流输电换流阀子模块包括一个电容器、一个晶闸管、一个旁路开关，一个子模块底层控制板，功率单元包含2个绝缘栅极双极型晶体管IGBT，其中两个IGBT需要2路驱动信号。 子模块功率单元2路驱动信号源于子模块底层控制板微处理器，经本驱动接口后作用与子模块功率单元。其中，接口 I输出驱动信号作用于子模块上管IGBT ;驱动信号输出2作用于子模块下管IGBT。 定义源于微控制器两路输入驱动信号如下:输入I接口为逻辑‘I’表征驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征驱动信号无效；输入I接口为逻辑‘I’表征驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征驱动信号无效。 定义输出作用于功率模块单元两路驱动信号如下:输出I接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’表征驱动信号无效；输出2接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’表征驱动信号无效。输出I接口输出作用于子模块上管IGBT ;输出2接口作用于子模块下管IGBT。 2路输入和2路输出驱动接口互锁逻辑控制:逻辑如图2所示。 当输入I接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入信号为逻辑‘0’，则输出I接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管和下管驱动信号无效； 当输入I接口输入逻辑‘I’时，输入2接口输入逻辑‘0’，则输出I接口输出逻辑‘ I ’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管驱动有效，下管驱动无效； 当输入I接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出I接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘ I’，子模块下管驱动有效，上管驱动无效； 当输入I接口输入逻辑‘I’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出I接口和输出2接口均输出逻辑‘0’，同时关断子模块上管IGBT和下管IGBT。 2路输入和2路输出驱动接口使用与非门完成逻辑互锁控制，如图3所示，INl、IN2为两路输入信号，0UT1、0UT2为两路输出信号。对应真值表如图4所示。该设计方法简单适用，便于电路实现。 本驱动接口是对微控制器输出的驱动信号进行互锁处理，当微控制器软件死区保护失效时，能够为避免子模块桥臂直通提供第二重保障，有效的保护了子模块。【权利要求】1.，其特征在于:微控制器输出两路信号到功率单元驱动接口，经过处理输出对应两路驱动信号分别至子模块上管IGBT和下管IGBT ； 所述功率单元驱动接口两路输入信号包括输入I驱动信号接口和输入2驱动信号接口 ；输入I接口信号为逻辑‘I’表征上管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征驱动信号无效；输入2接口信号为逻辑‘I’表征下管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征下管IGBT驱动信号无效；所述功率单元驱动接口两路输出信号包括输出I驱动信号接口和输出2驱动信号接口 ；输出I接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效；输出2接口输出逻辑‘I’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效； 功率单元驱动接口的互锁逻辑处理如下，当输入I接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入信号为逻辑‘0’，则输出I接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管和下管驱动信号无效；当输入I接口输入逻辑‘I’时，输入2接口输入逻辑‘0’，则输出I接口输本文档来自技高网...

【技术保护点】
模块化多电平换流阀子模块驱动接口互锁方法，其特征在于：微控制器输出两路信号到功率单元驱动接口，经过处理输出对应两路驱动信号分别至子模块上管IGBT和下管IGBT；所述功率单元驱动接口两路输入信号包括输入1驱动信号接口和输入2驱动信号接口；输入1接口信号为逻辑‘1’表征上管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征驱动信号无效；输入2接口信号为逻辑‘1’表征下管IGBT驱动信号有效，输入逻辑‘0’表征下管IGBT驱动信号无效；所述功率单元驱动接口两路输出信号包括输出1驱动信号接口和输出2驱动信号接口；输出1接口输出逻辑‘1’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效；输出2接口输出逻辑‘1’表征驱动信号有效，输出逻辑‘0’无效；功率单元驱动接口的互锁逻辑处理如下，当输入1接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入信号为逻辑‘0’，则输出1接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管和下管驱动信号无效；当输入1接口输入逻辑‘1’时，输入2接口输入逻辑‘0’，则输出1接口输出逻辑‘1’，输出2接口输出逻辑‘0’，子模块上管驱动有效，下管驱动无效；当输入1接口输入逻辑‘0’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出1接口输出逻辑‘0’，输出2接口输出逻辑‘1’，子模块下管驱动有效，上管驱动无效；当输入1接口输入逻辑‘1’时，输入2接口输入逻辑‘1’，则输出1接口和输出2接口均输出逻辑‘0’。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊杰，董朝阳，吉攀攀，俎立峰，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41