一种带有故障监测功能的新型旋转整流器制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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；本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
一种带有故障监测功能的新型旋转整流器
本专利技术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。
技术介绍
随着电磁驱动技术的不断发展，旋转整流器已经广泛应用到工业中。传统的旋转整流器的每个桥臂采用一个晶闸管和一个二极管串联，这种结构的接入，使交流励磁机侧谐波增加，功率因数降低，制约旋转整流器的发展；旋转整流器中传统的供电电源开启电压较高，当同步电动机的励磁绕组的感应电压已经很高时，旋转整流控制器仍然不能开启启动功率模块，易烧坏励磁绕组的绝缘层；如果旋转整流模块中某个桥臂出现断路或者短路，都会造成交流励磁机的电枢电流和磁场电流的增加，如果系统不能立即处理故障问题，会损坏器件，甚至烧毁整个系统。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出一种带有故障监测功能的新型旋转整流器。本专利技术的目的是这样实现的：一种带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。上述带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。上述带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。上述带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。上述带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。上述带有故障监测功能的新型旋转整流器，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。有益效果：第一，本专利技术采用三相VIENNA整流器的拓扑结构，其开关器件少、无需设定死区时间、可靠性高，并可以避免由死区导致的电流谐波，最主要的是励磁机侧能在单位功率因数下运行；同时，VIENNA整流器拓扑结构采用三电平空间矢量调制算法和基于前馈解耦的电压电流双闭环控制策略，该方法能使输入电流正弦化，减小谐波，还能使交流输入侧的电流与电压同相位，补偿无功功率，实现系统单位功率因数运行；第二，本专利技术采用一种新型的三相三倍压整流电路，启动时，将励磁机电枢绕组输出的较低的三相电压经三相三倍压整流电路后，可及早为旋转整流控制器供电，防止同步电动机的励磁绕组感应出过高的电压；第三，本专利技术采用无线设备进行故障检测，当检测到不正常信号时，会通过无线收发装置给外部的人机交互界面发出警报，能对故障及时处理，传输安全可靠，减少复杂的布线，不受空间和地域的限制，传输速度快；第四，本专利技术的带有故障监测功能的新型旋转整流器的中点电压平衡方法，直流侧的两个串联电容，进行中点电位均衡控制，避免电容分压不均而烧毁。附图说明图1系统整体结构图；图2主电路拓扑结构图；图3三相三倍压整流电路；图4电流检测电路；图5交流电压检测电路；图6直流电压检测电路；图7VIENNA整流器矢量控制框图；图8零序电压注入示意图；图9VIENNA整流器的中点电位平衡控制流程图；图10空间矢量状态示意图；图11A/D转换中断服务子程序流程图；图12投励子程序流程图；图13故障保护子程序流程图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，本实施方式的带有故障监测功能的新型旋转整流器如图1所示，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的旋转整流桥模块、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的旋转整流桥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，所述旋转整流控制器的输出端连接基于VIENNA的旋转整流桥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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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。2.根据权利要求1所述的带有故障监测功能的新型旋转整流器，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的带有故障监测功能的新型旋转整流器，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的带有故障监测功能的新型旋转整流器，其特征在于，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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晗璎，孙守旭，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23