一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统技术方案

本实用新型专利技术一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，属于矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统硬件结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括三相电源，所述三相电源的输出端通过导线与整流桥的交流侧相连，所述三相电源与整流桥之间还设置有锁相环；所述整流桥的直流侧通过导线依次连接中间直流电路后、三相逆变桥后与负载相连；所述控制系统还包括DSP+FPGA控制电路，所述DSP+FPGA控制电路通过导线与中间直流电路、三相逆变桥双向连接，所述DSP+FPGA控制电路接收锁相环采集的网侧电压、电流，并反馈至整流桥；本实用新型专利技术应用于交流变频器。用新型应用于交流变频器。用新型应用于交流变频器。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统


[0001]本技术一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，属于矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统


技术介绍

[0002]三相异步电动机在煤矿井下的使用十分广泛。矿用隔爆兼本质安全型交流变频器使用全控型器件作为整流器和逆变器，通过PWM控制技术，输出频率、电压可调的三相电，对三相交流异步电动机进行启停及调速控制，可改善提高系统控制工艺，实现提高效率、节能减排的效果。
[0003]矿用隔爆兼本质安全型交流变频器控制系统是其实际应用中必不可少的重要部分，采用锁相环技术可以实时获取电网电压的相位，利用相位调节可使变频器的电压相位和网侧电压一致，提高电机的运行性能。但是现有的交流变频器的控制系统不能准确获取三相电网电压的相位角，导致变频器稳态不准确，且动态性能不稳定，因此，需要提出一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统。

技术实现思路

[0004]本技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统硬件结构的改进。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，包括三相电源，所述三相电源的输出端通过导线与整流桥的交流侧相连，所述三相电源与整流桥之间还设置有锁相环；
[0006]所述整流桥的直流侧通过导线连接中间直流电路后与三相逆变桥的直流侧相连，所述三相逆变桥的交流侧通过导线与负载相连；
[0007]所述控制系统还包括DSP+FPGA控制电路，所述DSP+FPGA控制电路通过导线与中间直流电路、三相逆变桥双向连接，所述DSP+FPGA控制电路接收锁相环采集的网侧电压、电流，并反馈至整流桥；
[0008]所述锁相环通过采样网侧电压获得三相电网电压的相位角，通过DSP+FPGA控制电路发出PWM脉冲，控制整流桥开关管的关断。
[0009]所述三相电源通过工频电网提供三相交流电，每相电压互差120
°
。
[0010]所述DSP+FPGA控制电路通过采样网侧电流i
a
、i
b
、i
c
，经过采样系数H
i
、abc/dq变换，电流环调节器H
i(s)
、dq/αβ变换，最后通过SVPWM控制方式得到6路PWM脉冲控制整流桥开关管的关断。
[0011]所述锁相环包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器，所述鉴相器将输入信号电网电压和控制系统内部同步信号的相位差信号转变成电压，经过环路滤波器滤波后控制压控振荡器，从而调整系统内部同步信号的频率和相位，使之和输入信号电网电压同步。
[0012]所述的鉴相器通过Clark变换和Park变换实现，将静止坐标系下的三相输入交流
量变换成同步旋转坐标系下的直流量；
[0013]所述同步旋转坐标系下的d轴分量包含幅值信号，同步旋转坐标系下的q轴分量包含相位角误差信号。
[0014]所述环路滤波器通过滑动平均滤波器提取d轴和q轴分量中的直流信号，将q轴分量中的直流分量经过校正环节G
c
(s)，送入PI调节器构成的环路滤波器，输出估算角频率误差信号
△
ω
g
。
[0015]所述压控振荡器为通过工频电网角频率信号ω
n
和估算角频率误差信号
△
ω
g
共同组成估算频率信号ω
g
，经过积分环节实现的压控振荡器，得到估算相位角信号θ
pll
，并反馈至Park变换，构成闭环控制，调节相位角误差信号至零，实现相位锁定。
[0016]所述整流桥由六个IGBT V1～V6组成，每一路都由控制芯片进行控制，同一桥臂的上下IGBT的工作模式相反，通过调制技术生成六路PWM波，作用于三相整流桥，将电源转换为脉动的直流电。
[0017]本技术相对于现有技术具备的有益效果为：本技术提供的矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统：(1)采用DSP+FPGA的控制系统，运算速度快、性能强，灵活性高，可以实现更为精确和复杂的控制；(2)整流侧采用IGBT，可以实现精确复杂的控制；(3)采用改进型滑动滤波器锁相环进行锁相，较传统的锁相环，能够在电压畸变的情况下，同样保证精准性和快速性，稳态性能和动态性能都能得到保证，从而提高系统的运行性能。
附图说明
[0018]下面结合附图对本技术做进一步说明：
[0019]图1为本技术的电路结构示意图；
[0020]图2为本技术的交直交变频器的整流侧拓扑图；
[0021]图3为本技术整流侧锁相环的原理框图；
[0022]图4为本技术基于滑动平均滤波器的改进型锁相环原理图。
具体实施方式
[0023]如图1至图4所示，本技术一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，包括三相电源，所述三相电源的输出端通过导线与整流桥的交流侧相连，所述三相电源与整流桥之间还设置有锁相环；
[0024]所述整流桥的直流侧通过导线连接中间直流电路后与三相逆变桥的直流侧相连，所述三相逆变桥的交流侧通过导线与负载相连；
[0025]所述控制系统还包括DSP+FPGA控制电路，所述DSP+FPGA控制电路通过导线与中间直流电路、三相逆变桥双向连接，所述DSP+FPGA控制电路接收锁相环采集的网侧电压、电流，并反馈至整流桥；
[0026]所述锁相环通过采样网侧电压获得三相电网电压的相位角，通过DSP+FPGA控制电路发出PWM脉冲，控制整流桥开关管的关断。
[0027]所述三相电源通过工频电网提供三相交流电，每相电压互差120
°
。
[0028]所述DSP+FPGA控制电路通过采样网侧电流i
a
、i
b
、i
c
，经过采样系数H
i
、abc/dq变换，电流环调节器H
i(s)
、dq/αβ变换，最后通过SVPWM控制方式得到6路PWM脉冲控制整流桥开
关管的关断。
[0029]所述锁相环包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器，所述鉴相器将输入信号电网电压和控制系统内部同步信号的相位差信号转变成电压，经过环路滤波器滤波后控制压控振荡器，从而调整系统内部同步信号的频率和相位，使之和输入信号电网电压同步。
[0030]所述的鉴相器通过Clark变换和Park变换实现，将静止坐标系下的三相输入交流量变换成同步旋转坐标系下的直流量；
[0031]所述同步旋转坐标系下的d轴分量包含幅值信号，同步旋转坐标系下的q轴分量包含相位角误差信号。
[0032]所述环路滤波器通过滑动平均滤波器提取d轴和q轴分量中的直流信号，将q轴分量中的直流分量经过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，包括三相电源，其特征在于：所述三相电源的输出端通过导线与整流桥的交流侧相连，所述三相电源与整流桥之间还设置有锁相环；所述整流桥的直流侧通过导线连接中间直流电路后与三相逆变桥的直流侧相连，所述三相逆变桥的交流侧通过导线与负载相连；所述控制系统还包括DSP+FPGA控制电路，所述DSP+FPGA控制电路通过导线与中间直流电路、三相逆变桥双向连接，所述DSP+FPGA控制电路接收锁相环采集的网侧电压、电流，并反馈至整流桥；所述锁相环通过采样网侧电压获得三相电网电压的相位角，通过DSP+FPGA控制电路发出PWM脉冲，控制整流桥开关管的关断。2.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，其特征在于：所述三相电源通过工频电网提供三相交流电，每相电压互差120
°
。3.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆兼本质安全型交流变频器的控制系统，其特征在于：所述DSP+FPGA控制电路通过采样网侧电...

【专利技术属性】
技术研发人员：连朝阳，郭波，张亭亭，张钊，田国强，李宁，何凯，景炜烨，赵江路，赵琴琴，焦海军，武哲，
申请(专利权)人：山西潞安安易电气有限公司，
类型：新型
国别省市：