变流器三级信号保护电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种变流器三级信号保护电路，该保护电路包括：传感器、硬件过量保护电路、FPGA保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电路和IPM功率模块，其中，FPGA保护电路，用于根据过流故障信号和过压故障信号，以及上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，生成故障脉冲封锁信号，封锁FPGA、DSP和PWM驱动电路三者的变流器脉冲信号；所述DSP脉冲封锁电路，用于在接收到所述故障脉冲封锁信号后将输出至所述FPGA的6路PWM触发脉冲信号设置为高阻态。本实用新型专利技术解决了现有技术中变流器系统中易出现过流振荡致使IPM损坏的技术问题，达到了有效抑制变流器内部保护的过流振荡现象的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
变流器H级信号保护电路
本技术设及电力系统电力变换
，特别设及一种变流器=级信号保护 电路。
技术介绍
在电力变换、变流驱动、开关电源等应用中，变流器的应用日益广泛。在变流器的 运行过程中，由于电网原因、负载原因或者变流器自身的原因，导致电流、电压远远超过额 定的运行范围，在该种情况下，变流器自身要迅速做出反应，关闭变流器，W免造成变流器 功率器件（例如JGBT、电容等）的损坏。 目前的功率器件多采用IPM(智能功率模块），IPM内部集成了 IGBT器件、驱动电 路、保护电路等，使用起来比较方便。IPM自身保护功能包括；控制电源欠压保护、过热保 护、过流保护、上下桥臂故障保护等。 但是，IPM自身保护对于模块内部的所有IGTB器件不是一致性动作，而且输出的 报警信号不具有保持性，容易导致系统出现过流振荡现象，最终造成IPM的损坏。 针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种变流器=级信号保护电路，W解决现有技术中变流 器系统中易出现过流振荡致使IPM损坏的技术问题，该变流器S级信号保护电路，包括： 传感器、硬件过量保护电路、FPGA保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电路和 IPM功率模块，其中； [000引所述传感器，用于采集S相电流和直流母线电压； 所述硬件过量保护电路，输入端与所述传感器相连，输出端与所述FPGA保护电路 的输入管脚相连，用于在所述S相电流超出预设值的情况下输出过流故障信号至所述FPGA 保护电路，在所述直流母线电压超出预设值的情况下输出过压故障信号至所述FPGA保护 电路； 所述IPM功率模块，通过光纤与所述PWM驱动电路相连，用于向所述PWM驱动电路 输出上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并接收所述PWM驱动电路输出的6路PWM触发脉 冲信号和1路故障脉冲封锁信号； [00川所述PWM驱动电路，与所述FPGA保护电路和所述IPM功率模块相连，用于接收所 述FPGA保护电路输出的1路故障脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号，并将所述1路故 障脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号输出至所述IPM功率模块，用于接收所述IPM功 率模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并将所述上桥臂故障信号和下桥臂故障 信号输出至所述FPGA保护电路； [001引所述FPGA保护电路，分别与所述硬件过量保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动 电路相连，用于根据所述硬件过量保护电路输出的过流故障信号和过压故障信号，W及所 述IPM功率模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，生成故障脉冲封锁信号，首先 封锁FPGA内部脉冲，将通过FPGA的PWM触发脉冲信号设为高阻态，然后将所述故障脉冲封 锁信号输出至所述DSP脉冲封锁电路的中断引脚和所述PWM驱动电路，所述FPGA保护电路 还用于接收所述DSP脉冲封锁电路输出的6路PWM触发脉冲信号，并将6路PWM触发脉冲 信号输出至所述PWM驱动电路； 所述DSP脉冲封锁电路，与所述FPGA保护电路相连，用于在接收到所述故障脉冲 封锁信号后将输出至所述FPGA的6路PWM触发脉冲信号设置为高阻态。 在一个实施例中，所述硬件过量保护电路包括： [001引 由6个二极管1M148构成的共阴极全桥整流电路，与直流分压电路相连，用于将 接收到的双极性信号转换为直流信号，并将所述直流信号输出至所述直流分压电路； 所述直流分压电路，分别与所述共阴极全桥整流电路、直流信号输入端、电压比 较器相连，用于对输入的直流信号进行分压，并将分压后的电压信号输出至所述电压比较 器； 所述电压比较器，分别与所述直流分压电路和参考电压阔值设定电路相连，用于 根据所述参考电压阔值设定电路输出的电压比较阔值，对分压后的电压信号进行比较，在 分压后的电压阔值超出所述电压比较阔值的范围的情况下，输出过流故障信号或过压故障 信号。 [001引在一个实施例中，所述参考电压阔值设定电路包括；电压上限设定电路和电压下 限设定电路。 在一个实施例中，所述参考电压阔值设定电路采用的稳压二极管为ZMM10稳压二 极管，采用的电位器为3224W-1-103E电位器。 在一个实施例中，所述PWM驱动电路包括；第一光电转换板和第二光电转换板，其 中，所述第一光电转换板与所述第二光电转换板之间通过8根光纤连接。 在一个实施例中，所述第一光电转换板包括；PWM脉冲输出信号驱动电路和变流 器本身故障信号处理电路，其中： 所述PWM脉冲输出信号驱动电路包括依次串联的第一功率驱动器和第一光纤发 射器，所述第一功率驱动器用于接收所述FPGA保护电路输出的6路PWM触发脉冲信号和1 路故障脉冲封锁信号，并驱动所述第一光纤发射器将6路PWM触发脉冲信号输出至所述IPM 功率模块； 所述变流器本身故障信号处理电路包括；封锁信号转换电路、故障脉冲信号接收 电路、和故障信号锁存与报警电路，其中： 所述封锁信号转换电路包括依次串联的第二功率驱动器和第二光纤发射器，所述 第二功率驱动器用于将接收到的所述FPGA保护电路输出的1路故障脉冲封锁信号通过所 述第二光纤发射器输出至所述第二光电转换板. 所述故障脉冲信号接收电路包括第S光纤接收器和一阶RC滤波器，用于将所述 IPM功率模块输出的上桥臂故障信号和/或下桥臂故障信号转换为电信号，并将转换得到 的电信号输出至所述保护电路和所述故障信号锁存与报警电路； 所述故障信号锁存与报警电路的输入信号包括；故障脉冲封锁信号、上桥臂故障 信号、下桥臂故障信号，用于通过六反相施密特触发器74LS14分别将上桥臂故障信号和下 桥臂故障信号取反一次，对故障脉冲封锁信号取反两次，其中，取反两次后的故障脉冲封锁 信号与L邸报警灯的阴极相连，取反一次后的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号分别输入 到与非口巧片74LS00构成的D锁存器，并将复位信号与所述D锁存器相连，锁存的信号分 别与L邸报警灯相连，且所述锁存器中锁存的上桥臂故障信号、下桥臂故障信号、故障脉冲 封锁信号经过与口巧片74LS21相与后，输入至蜂鸣器控制回路。 在一个实施例中，所述第二光电转换板包括；PWM脉冲接收信号驱动电路和故障 信号发射电路，其中： [002引所述PWM脉冲接收信号驱动电路，用于接收所述第一光电转换板输出的6路PWM 触发脉冲信号，并将接收到的6路PWM触发脉冲信号输出至所述IPM功率模块； 所述故障信号发射电路，用于将从所述故障信号发射电路接收到的上桥臂故障信 号和/或下桥臂故障信号，输出至所述第一光电转换板。 在一个实施例中，第一光纤发射器、第二光纤发射器和第=光纤发射器的型号为 HFBR1521，所述第一功率驱动器和第二功率驱动器的型号为SN75451。 在一个实施例中，所述IPM功率模块的型号为PM150CLA120。 在本技术实施例中，提供了一种变流器=级信号保护电路，通过保护电路中 的FPGA保护电路和DSP脉冲封锁电路，依据过流故障信号、过压故障信号、上桥臂故障信号 和下桥臂故障信号生成故障脉冲封锁信号，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器三级信号保护电路，其特征在于，包括：传感器、硬件过量保护电路、FPGA保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电路和IPM功率模块，其中：所述传感器，用于采集三相电流和直流母线电压；所述硬件过量保护电路，输入端与所述传感器相连，输出端与所述FPGA保护电路的输入管脚相连，用于在所述三相电流超出预设值的情况下输出过流故障信号至所述FPGA保护电路，在所述直流母线电压超出预设值的情况下输出过压故障信号至所述FPGA保护电路；所述IPM功率模块，通过光纤与所述PWM驱动电路相连，用于向所述PWM驱动电路输出上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并接收所述PWM驱动电路输出的6路PWM触发脉冲信号和1路故障脉冲封锁信号；所述PWM驱动电路，与所述FPGA保护电路和所述IPM功率模块相连，用于接收所述FPGA保护电路输出的1路故障脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号，并将所述1路故障脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号输出至所述IPM功率模块，用于接收所述IPM功率模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并将所述上桥臂故障信号和下桥臂故障信号输出至所述FPGA保护电路；所述FPGA保护电路，分别与所述硬件过量保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电路相连，用于根据所述硬件过量保护电路输出的过流故障信号和过压故障信号，以及所述IPM功率模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，生成故障脉冲封锁信号，首先封锁FPGA内部脉冲，将通过FPGA的PWM触发脉冲信号设为高阻态，然后将所述故障脉冲封锁信号输出至所述DSP脉冲封锁电路的中断引脚和所述PWM驱动电路，所述FPGA保护电路还用于接收所述DSP脉冲封锁电路输出的6路PWM触发脉冲信号，并将6路PWM触发脉冲信号输出至所述PWM驱动电路；所述DSP脉冲封锁电路，与所述FPGA保护电路相连，用于在接收到所述故障脉冲封锁信号后将输出至所述FPGA的6路PWM触发脉冲信号设置为高阻态。...

【技术特征摘要】
1. 一种变流器三级信号保护电路，其特征在于，包括：传感器、硬件过量保护电路、 FPGA保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电路和IPM功率模块，其中： 所述传感器，用于采集三相电流和直流母线电压； 所述硬件过量保护电路，输入端与所述传感器相连，输出端与所述FPGA保护电路的输 入管脚相连，用于在所述三相电流超出预设值的情况下输出过流故障信号至所述FPGA保 护电路，在所述直流母线电压超出预设值的情况下输出过压故障信号至所述FPGA保护电 路； 所述IPM功率模块，通过光纤与所述PWM驱动电路相连，用于向所述PWM驱动电路输出 上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并接收所述PWM驱动电路输出的6路PWM触发脉冲信 号和1路故障脉冲封锁信号； 所述PWM驱动电路，与所述FPGA保护电路和所述IPM功率模块相连，用于接收所述 FPGA保护电路输出的1路故障脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号，并将所述1路故障 脉冲封锁信号和6路PWM触发脉冲信号输出至所述IPM功率模块，用于接收所述IPM功率 模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，并将所述上桥臂故障信号和下桥臂故障信 号输出至所述FPGA保护电路； 所述FPGA保护电路，分别与所述硬件过量保护电路、DSP脉冲封锁电路、PWM驱动电 路相连，用于根据所述硬件过量保护电路输出的过流故障信号和过压故障信号，以及所述 IPM功率模块输出的上桥臂故障信号和下桥臂故障信号，生成故障脉冲封锁信号，首先封锁 FPGA内部脉冲，将通过FPGA的PWM触发脉冲信号设为高阻态，然后将所述故障脉冲封锁信 号输出至所述DSP脉冲封锁电路的中断引脚和所述PWM驱动电路，所述FPGA保护电路还用 于接收所述DSP脉冲封锁电路输出的6路PWM触发脉冲信号，并将6路PWM触发脉冲信号 输出至所述PWM驱动电路； 所述DSP脉冲封锁电路，与所述FPGA保护电路相连，用于在接收到所述故障脉冲封锁 信号后将输出至所述FPGA的6路PWM触发脉冲信号设置为高阻态。2. 如权利要求1所述的变流器三级信号保护电路，其特征在于，所述硬件过量保护电 路包括： 由6个二极管1N4148构成的共阴极全桥整流电路，与直流分压电路相连，用于将接收 到的双极性信号转换为直流信号，并将所述直流信号输出至所述直流分压电路； 所述直流分压电路，分别与所述共阴极全桥整流电路、直流信号输入端、电压比较器相 连，用于对输入的直流信号进行分压，并将分压后的电压信号输出至所述电压比较器； 所述电压比较器，分别与所述直流分压电路和参考电压阈值设定电路相连，用于根据 所述参考电压阈值设定电路输出的电压比较阈值，对分压后的电压信号进行比较，在分压 后的电压阈值超出所述电压比较阈值的范围的情况下，输出过流故障信号或过压故障信 号。3. 如权利要求2所述的变流器三级信号保护电路，其特征在于，所述参考电压阈值设 定电路包括：电压上限设定电路和电压下限设定电路。4. 如权利要求2所述的变流器三级信号保护电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，刘其辉，吴林林，葛立坤，王皓靖，孙亮亮，
申请(专利权)人：国家电网公司，华北电力科学研究院有限责任公司，华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11