一種應用于微電網的逆變器自檢電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種應用于微電網的逆變器自檢電路，所述逆變器包含有六個IGBT構成的三相逆變橋，其特征在于：所述三相逆變橋的直流側正負極之間連接有直流支撐電容C0，且直流支撐電容C0的正極經直流通斷控制繼電器K1的常開觸點K1?1連接至開關電源PW1正極，直流支撐電容C0的負極經直流通斷控制繼電器K1的常開觸點K1?2連接至開關電源PW1負極，所述三相逆變橋的交流側經由LCL濾波回路連接至接觸器KM1，所述接觸器KM1連接至三相交流電。本實用新型涉及一種應用于微電網的逆變器自檢電路，測試效率高且快捷方便。
【專利說明】
一種應用于微電網的逆變器自檢電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種逆變器的自檢電路，尤其是涉及一種應用于微電網上的逆變器自檢電路，屬于逆變器技術領域。
【背景技術】
[0002]逆變器中的逆變橋一般有多個IGBT組成，而IGBT是一種易損器件，極易因過電流或者過電壓沒有及時保護而損壞；同時，逆變器內部電流、電壓受控于逆變器控制器采集的電壓、電流等信號，如果信號采集出現錯誤極易造成逆變器出現過電壓或者過電流情況;另夕卜，若在逆變器內部存在接線錯誤或器件故障的情況下，貿然啟動也容易導致IGBT損壞；
[0003]因此，為了保證逆變器可靠性，通常的做法是:生產廠家派出專業技術人員利用示波器等專業儀器在現場對逆變器進行人工測試;測試項目較為復雜，效率低下，而且整個測試過程中需要耗費較多人力物力，極大的增加了企業的使用成本。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種測試效率高且快捷方便的應用于微電網的逆變器自檢電路。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]一種應用于微電網的逆變器自檢電路，所述逆變器包含有六個IGBT構成的三相逆變橋，所述三相逆變橋的直流側正負極之間連接有直流支撐電容CO，且直流支撐電容CO的正極經直流通斷控制繼電器Kl的常開觸點Kl-1連接至開關電源PWl正極，直流支撐電容CO的負極經直流通斷控制繼電器Kl的常開觸點K1-2連接至開關電源PWl負極，所述三相逆變橋的交流側經由LCL濾波回路連接至接觸器KMl，所述接觸器KMl連接至三相交流電；
[0007]—種應用于微電網的逆變器自檢電路的開機自檢步驟為；
[0008]步驟1、對接觸器KMl出線端A-B相電壓、B-C相電壓、A-C相電壓進行采樣，判斷其是否在第一參考電壓范圍內；如果不在第一參考電壓范圍內，則上報過壓或欠壓故障；如果在第一參考電壓范圍內，則進入步驟2;
[0009]步驟2、采集接觸器出線端A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號，并計算三相相序，如果有缺相或者錯相情況，則控制器上報相應故障;如果沒有缺相或者錯相情況，則進入步驟3;
[0010]步驟3、采樣直流側支撐電容CO兩端電壓，判斷其是否在第二參考電壓范圍內，如果不在第二參考電壓范圍，則上報直流電壓故障;如果在第二參考電壓范圍，則進入步驟4;
[0011]步驟4、吸合所述直流通斷控制繼電器，并進一步采樣直流支撐電容CO兩端電壓，判斷其是否在第三參考電壓范圍內，如果不在第三參考電壓范圍內，則上報逆變橋故障;如果在第三參考電壓范圍內，則進入步驟5;
[0012]步驟5、控制器根據上述步驟2中計算的三相電壓相序發出同步PffM脈寬調制信號；
[0013]步驟6、采集三相逆變橋交流側濾波回路上的A-B相、B-C相、A-C相電壓，判斷其是否子在第四參考電壓范圍內；如果不在第四參考電壓范圍內，則上報逆變橋故障;如果在第四參考電壓范圍內，則進入步驟7;
[0014]步驟7、采集三相逆變橋交流側濾波回路上的A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號，分別與所述接觸器KMl出線端A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號進行對應對比，如果三相逆變橋交流側濾波回路上A-B相過零信號與接觸器KMl輸出端A-B相過零信號相隔時間，或者三相逆變橋交流側濾波回路上B-C相過零信號與接觸器KMl輸出端B-C相過零信號相隔時間，或者三相逆變橋交流側濾波回路上A-C相過零信號與接觸器KMl輸出端A-C相過零信號相隔時間超出第一參考時間，則上報逆變橋故障；否則進入步驟8；
[0015]步驟8、計算三相逆變橋交流側濾波回路上A-B相過零信號與接觸器KMl輸出端A-B相過零信號相隔時間、三相逆變橋交流側濾波回路上B-C相過零信號與接觸器KMl輸出端B-C相過零信號相隔時間和三相逆變橋交流側濾波回路上A-C相過零信號與接觸器KMl輸出端A-C相過零信號相隔時間的平均值后通過輸出PffM脈沖進行相位補償；
[0016]步驟9、關閉PWM脈沖輸出，分斷直流通斷控制繼電器，然后吸合接觸器KMl，采樣接觸器KMl輸入端的電感電流Ia、Ib、Ic，判斷其是否在第五參考電流范圍內，如果不在第五參考電流范圍內則上報電流采樣故障;如果在第五參考電流范圍內，則分斷接觸器，上報自檢完成。
[0017]本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的開機自檢步驟為:
[0018]所述第一參考電壓范圍由逆變器實際應用電壓環境中的電壓U所定，第一參考電壓范圍限定在U±50V之間；
[0019]第二參考電壓范圍限定在20V以內；
[0020]第三參考電壓理論上應該與低壓直流電源的電壓Udc相同，其范圍限定為Udc±2V之間；
[0021]第四參考電壓范圍取決于低壓直流電源，其有效值UL與低壓直流電源Udc關系為:UL=Udc/1.414；
[0022]第一參考時間T取決于逆變器輸出頻率f，第一參考時間T=l/4f;
[0023]第五參考電流范圍取決于電網電壓U、濾波電感值L和濾波電容C，濾波電容值公式為I=U/(jwL+l/jwC)。
[0024]具體的講:
[0025]所述第一參考電壓范圍由逆變器實際應用電壓環境所定，當應用于400V電壓環境中時，第一參考電壓范圍限定在350V-430V之間；
[0026]第二參考電壓范圍限定在20V以內；
[0027]第三參考電壓理論上應該與低壓直流電源電壓相同，當低壓直流電源為24V時，考慮到采樣誤差設定第三參考電壓在22V-26V之間。
[0028]第四參考電壓范圍取決于低壓直流電源，其有效值UL與低壓直流電源Udc關系為:UL=Udc/l.414，考慮到采樣誤差第四參考電壓范圍限定在Udc/1.414±2V以內。
[0029]第一參考時間取決于逆變器輸出頻率f，第一參考時間T=l/4f。過零信號間隔時間可通過DSP CAP功能口自動計算。如果逆變器內部逆變橋輸出存在錯相故障，如A、B相相反，貝IjL-C連接端A-B相與接觸器出線端A-B相電壓反向，則L-C連接段A-B相與接觸器出線端A-B相過零信號正負相反，L-C連接段B-C相、A-C相分別與接觸器出線端B-C相、A-C相相差120°。假設逆變器輸出錯相，則T 2 l/3f。所以第一參考時間T設定為T=l/4f，足以判定逆變橋輸出錯相故障。
[0030]第五參考電流范圍取決于電網電壓U、濾波電感值L(L的取值L=L4=L5=L6)和濾波電容C(C的取值C=CA=CB=CC),濾波電容值公式為I=U/(jwL+l/jwC)，考慮到采樣誤差第五參考電流范圍在I ±2A之間。
[0031 ]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0032]本實用新型能在逆變器每次正常高電壓開機工作前，自動在低電壓環境下進行逆變器采樣模塊及PWM發生模塊既有故障檢驗，校正逆變器輸出相位。由此避免了逆變器直接高電壓開機可能導致的設備損壞，提高了逆變器工作可靠性。同時逆變器自檢能大幅縮減檢驗人員工作，降低生產成本，提高逆變器可維護性。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的電路框圖。
[0034]圖2為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的開機自檢步驟的流程示意圖。
[0035]圖3為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的電壓采樣電路圖
[0036]圖4為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的電壓過零比較電路圖。
[0037]圖5為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的電流采樣電路圖。
[0038]圖6為本實用新型一種應用于微電網的逆變器自檢電路的繼電器控制電路圖。
[0039]其中:
[0040]IGBT(Q1~Q6)
[0041 ] 直流支撐電容CO、直流通斷控制繼電器Kl、接觸器KMl。
【具體實施方式】
[0042]參見圖1?5，本實用新型涉及的一種應用于微電網的逆變器自檢電路，所述逆變器包含有六個IGBT (QI?Q6 )構成的三相逆變橋，所述三相逆變橋的直流側正負極之間連接有直流支撐電容CO，且直流支撐電容CO的正極經直流通斷控制繼電器Kl的常開觸點Kl-1連接至開關電源PWl正極，直流支撐電容CO的負極經直流通斷控制繼電器KI的常開觸點K1-2連接至開關電源PWl負極，所述三相逆變橋的交流側經由LCL濾波回路連接至接觸器KM1，所述接觸器KMl連接至三相交流電；
[0043]對于LCL濾波回路，具體的講，IGBT(Ql、Q2，Q3、Q4，Q5、Q6)兩兩串聯后并聯組成三相逆變橋，其實現將直流電轉換為交流電；電容CA、CB、CC為濾波電容，電感L1、L2、L3、L4、L5、L6為濾波電感；L1、L4串聯，LI另一端連接至IGBT Ql發射極，L4另一端連接至接觸器KMl; L2、L5串聯，L2另一端連接至IGBT Q5發射極，L5另一端連接至接觸器KMl; L3、L6串聯，L3另一端連接至IGBT Q3發射極，L5另一端連接至接觸器KMUCA、CB、CC一端連接在一起，另一端分別連接至LI /L4，L2/L5，L3/L6連接處，形成L-C-L濾波回路；
[0044]—種應用于微電網的逆變器自檢電路的開機自檢步驟為:
[0045]其中:接觸器KMl輸出端經電壓采樣電路連接至處理器(AD&DSP控制核心)，接觸器KMl的輸入端經電流采樣電路連接至處理器，上述濾波回路經電壓采樣電路連接至處理器，上述開關電源PWl正極的正極經直流采樣電路連接至處理器，所述處理器經IGBT驅動電路驅動由IGBT構成的三相逆變橋;上述電壓采樣電路的輸出經過零比較電路輸入處理器，所述處理器上還連接有開關控制電路和開關反饋電路;開機自檢步驟具體如下:
[0046]步驟1、對接觸器KMl出線端A-B相電壓、B-C相電壓、A-C相電壓進行采樣，判斷其是否在第一參考電壓范圍內；如果不在第一參考電壓范圍內，則上報過壓或欠壓故障；如果在第一參考電壓范圍內，則進入步驟2;
[0047]所述第一參考電壓范圍可由逆變器實際應用電壓環境所定，如應用于400V電壓環境中則可將第一參考電壓范圍限定在350V-430V之間。
[0048]步驟2、采集接觸器出線端A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號，并計算三相相序，如果有缺相或者錯相情況，則控制器上報相應故障;如果沒有缺相或者錯相情況，則進入步驟3;
[0049]步驟3、采樣直流側支撐電容CO兩端電壓，判斷其是否在第二參考電壓范圍內，如果不在第二參考電壓范圍，則上報直流電壓故障;如果在第二參考電壓范圍，則進入步驟4;
[0050]因低壓直流電源容易因接入高電壓而損壞，故第二參考電壓范圍限定在20V以內。
[0051]步驟4、吸合所述直流通斷控制繼電器，并進一步采樣直流支撐電容CO兩端電壓，判斷其是否在第三參考電壓范圍內，如果不在第三參考電壓范圍內，則上報逆變橋故障;如果在第三參考電壓范圍內，則進入步驟5;
[0052]吸合直流繼電器后第三參考電壓理論上應該與低壓直流電源電壓相同，如低壓直流電源為24V考慮到采樣誤差設定參考電壓范圍在22V-26V之間。如采樣電壓很小則有可能為逆變橋短路或者直流電壓采樣故障。
[0053]步驟5、控制器根據上述步驟2中計算的三相電壓相序發出同步PffM脈寬調制信號；
[0054]步驟6、采集三相逆變橋交流側濾波回路上的A-B相、B-C相、A-C相電壓，判斷其是否子在第四參考電壓范圍內；如果不在第四參考電壓范圍內，則上報逆變橋故障;如果在第四參考電壓范圍內，則進入步驟7;
[0055]其中，第四參考電壓范圍取決于低壓直流電源，其有效值UL與低壓直流電源Udc關系為:UL=Udc/l.414，考慮到采樣誤差第四參考電壓范圍限定在Udc/1.414±2V以內。
[0056]步驟7、采集三相逆變橋交流側濾波回路上的A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號，分別與所述接觸器KMl出線端A-B相過零信號、B-C相過零信號、A-C相過零信號進行對應對比，如果三相逆變橋交流側濾波回路上A-B相過零信號與接觸器KMl輸出端A-B相過零信號相隔時間，或者三相逆變橋交流側濾波回路上B-C相過零信號與接觸器KMl輸出端B-C相過零信號相隔時間，或者三相逆變橋交流側濾波回路上A-C相過零信號與接觸器KMl輸出端A-C相過零信號相隔時間超出第一參考時間，則上報逆變橋故障；否則進入步驟8；
[0057]其中，第一參考時間T取決于逆變器輸出頻率f，第一參考時間T=l/4f。過零信號間隔時間可通過DSP CAP功能口自動計算。如果逆變器內部逆變橋輸出存在錯相故障，如A、B相相反，則L-C連接端A-B相與接觸器出線端A-B相電壓反向，則L-C連接段A-B相與接觸器出線端A-B相過零信號正負相反，L-C連接段B-C相、A-C相分別與接觸器出線端B-C相、A-C相相差120°。假設逆變器輸出錯相，則l/3f。所以第一參考時間T設定為T=l/4f，足以判定逆變橋輸出錯相故障。
[0058]步驟8、計算三相逆變橋交流側濾波回路上A-B相過零信號與接觸器KMl輸出端A-B相過零信號相隔時間、三相逆變橋交流側濾波回路上B-C相過零信號與接觸器KMl輸出端B-C相過零信號相隔時間和三相逆變橋交流側濾波回路上A-C相過零信號與接觸器KMl輸出端A-C相過零信號相隔時間的平均值后通過輸出PffM脈沖進行相位補償；
[0059]步驟9、關閉PWM脈沖輸出，分斷直流通斷控制繼電器，然后吸合接觸器KMl，采樣接觸器KMl輸入端的電感電流Ia、Ib、Ic，判斷其是否在第五參考電流范圍內，如果不在第五參考電流范圍內則上報電流采樣故障;如果在第五參考電流范圍內，則分斷接觸器，上報自檢完成。
[0060]其中，第五參考電流范圍取決于電網電壓U、濾波電感值L(L的取值L=L4=L5=L6)和濾波電容C(C的取值C=CA=CB=CC),濾波電容值公式為I=U/(jwL+l/jwC)，考慮到采樣誤差第五參考電流范圍在I 土 2A之間。
[0061 ]具體的講:
[0062]參見圖3所述的一種電壓采樣電路，電壓一端經分壓電阻(Rl、R2、R3、R4、R5)、濾波電阻R12后接入差分隔離運放Ul的反相輸入端，電壓另一端經分壓電阻(R6、R8、R9、R10、R11)、濾波電阻R13后接入差分隔離運放Ul的正相輸入端，且濾波電阻R12與分壓電阻的連接點和濾波電阻R13與分壓電阻的連接點之間連接有分壓電壓R7，所述差分隔離運放Ul的正相輸入端和反相輸入端之間連接有濾波電容Cl(所述R12、R13和Cl構成低通濾波器)，所述差分隔離運放Ul的正相輸出端經電阻連接至運算放大器U2A的正相輸入端，所述差分隔離運放Ul的反相輸入端經電阻連接至運算放大器U2A的反向輸入端，所述運算放大器U2A的反向輸入端和輸出端之間連接有電阻R17，所述運算放大器U2A的輸出端連接至運算放大器U2B的正相輸入端，所述運算放大器U2B的反向輸入端經電阻R34接地，且運算放大器U2B的反向輸入端經電阻R35連接至運算放大器U2B的輸出端，所述運算放大器U2B的輸出端經電阻R33對外輸出采樣信號;且對外輸出端上對地連接有電容ClO;
[0063]參見圖4所述的一種電壓過零比較電路，電壓經電阻R18、R19后接入比較器的正相輸入端，所述比較器的反向輸入端經電阻R20接地;所述比較器的輸出端對外輸出，且比較器的輸出端經電阻R21接入高電平；其中，電阻R18和電容C2，電阻R19和電容C3構成兩級低通濾波器；同時，為了避免電壓諧波影響過零比較精度，R18為2.2k，C2為1uf陶瓷電容，其濾波截止頻率為7.23HZ，濾除大部分諧波電壓。R20將比較器反相輸入端接地。U*A為電壓比較器，電壓采樣信號經低通濾波后與模擬地進行比較。當電壓高于地是輸出端輸出低電平，當電壓低于模擬地時輸出端輸出高電平；
[0064]參見圖5所述的一種電流采樣電路，由霍爾傳感器采集到的信號經共軛電感、電阻后輸入運算放大器的正相輸入端和反相輸入端，且所述運算放大器的反相輸入端經電阻R31與運算放大器的輸出端相連，所述運算放棄的輸出端與另一運放的正相輸入端相連，該運放的反相輸入端與輸出端相連，該運放的輸出端經電阻R32對外輸出，且電阻R32對外輸出的一端對地連接有一電容C9，上述電阻R32和電容C9構成低通濾波器;進一步的前級運算放大器放大倍數為I，后級運放構成跟隨器電路；
[0065]參見圖6，輸入端經相互并聯的電阻R22、R23后輸入光耦U4的輸入端，所述光耦U4的輸出端一端接地，另一端分為兩路，一路經并聯的電阻R24和二極管Dl后接入高電平，另一路接入:relay繼電器；
[0066]另外:需要注意的是，上述【具體實施方式】僅為本專利的一個優化方案，本領域的技術人員根據上述構思所做的任何改動或改進，均在本專利的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種應用于微電網的逆變器自檢電路，所述逆變器包含有六個IGBT構成的三相逆變橋，其特征在于:所述三相逆變橋的直流側正負極之間連接有直流支撐電容CO，且直流支撐電容CO的正極經直流通斷控制繼電器Kl的常開觸點Kl-1連接至開關電源PWl正極，直流支撐電容CO的負極經直流通斷控制繼電器Kl的常開觸點K1-2連接至開關電源PWl負極，所述三相逆變橋的交流側經由LCL濾波回路連接至接觸器KMl，所述接觸器KMl連接至三相交流電。
【文檔編號】G01R31/42GK205581281SQ201620243243
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】張建興, 張之豪, 胡秋立
【申請人】江蘇方程電力科技有限公司, 江蘇方程新能源科技有限公司