一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板的制作方法

本實用新型涉及低壓三相兩電平換流器軟啟動技術領域，具體是一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板。

背景技術：

對于三相兩電平電壓源型換流器的電力電子裝置，在正常工作之前都需要通過交流系統對裝置的直流電容進行預充電，待直流側電容充電至額定直流電壓后，裝置才可以開始正常逆變工作，實現各類電力電子裝置預先設定的功能。

目前常用的方法是在裝置的三相交流出口與系統電源之間每相各串聯一個軟啟動電阻，每個電阻兩端并聯一個旁路開關，構成裝置的軟啟動電路。當裝置開始工作前，電阻兩端旁路開關斷開；此后裝置接入交流系統，交流系統通過三相兩電平換流器中與IGBT反并聯的二極管構成不控整流電路，對裝置的直流電容進行充電，其充電電流的大小則通過軟啟動電阻的阻值來進行限制；待直流電容電壓充到設定電壓后，軟啟動電阻兩端的旁路開關閉合，將軟啟動電阻旁路，直流電容電壓繼續小幅上升，裝置開始正常逆變工作。上述軟啟動電路實現方案，其電路上至少需要三個軟啟動電阻、一個三相交流斷路器作為旁路開關來實現，這無形中增加了裝置的制造成本，影響了裝置的大規模推廣；此外，由于軟啟動電阻的阻值需要綜合考慮裝置接入系統時所產生的沖擊電流以及交流系統對直流電容的充電時間這對矛盾，在這二者之間進行折中選取，因此采用該方案進行啟動，還是難以避免的會產生一定的沖擊電流，對交流系統及裝置自身的器件產生一定的沖擊。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，具有降低換流器在軟啟動過程中對交流系統以及換流器自身器件沖擊的優點，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，包括DSP，所述DSP的輸入端與信號調理電路的輸出端電連接，信號調理電路的輸入端分別與電壓采樣電路的輸出端和電流采樣電路的輸出端電連接，所述DSP的輸出端與第一電平轉換電路的輸入端電連接，第一電平轉換電路的輸出端與第一光耦隔離電路的輸入端電連接，第一光耦隔離電路的輸出端與IGBT驅動電路的輸入端電連接，所述DSP還與第二電平轉換電路雙向電連接，第二電平轉換電路的輸入端與開關量輸入電路的輸出端電連接，第二電平轉換電路的輸出端與第二光耦隔離電路的輸入端電連接，第二光耦隔離電路的輸出端與驅動繼電器電路的輸入端電連接，驅動繼電器電路的輸出端與直流斷路器的輸入端電連接。

作為本實用新型進一步的方案：所述DSP采用TMS320F28335芯片，第一電平轉換電路和第二電平轉換電路均采用IDT74FCT164245T芯片，第一光耦隔離電路和第二光耦隔離電路均采用6N137芯片，開關量輸入電路采用TLP521芯片，驅動繼電器電路采用DS1E-M-DC5V型繼電器構建，IGBT驅動電路采用1EDI2001AS構建。

作為本實用新型進一步的方案：所述電壓采樣電路采用CHG-300V型電壓互感器構建，電流采樣電路采用CHG-5A型電流互感器構建，信號調理電路采用LM358芯片構建，并通過ADR3412產生1.2V的偏置基準電壓，通過LM358搭建的加法電路以及跟隨電路，將通過電壓互感器和電流互感器轉換后的電壓信號的調理為0～2.5V之間的小電壓信號，輸送至DSP的模數轉換模塊輸入端口。

與現有技術相比，本實用新型有益效果：

本實用新型實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，可在三相兩電平換流器軟啟動電路上，實現換流器直流電壓的穩定、迅速爬升，并在無沖擊電流的同時使換流器的直流電壓達到設定值，保證了換流器能夠安全、迅速的達到正常工作前的預備狀態，這即減少了沖擊電流對系統產生的影響，也保護了換流器設備自身的安全。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種軟啟動控制電路板結構圖；

圖2為本實用新型的軟啟動電路。

圖中：1-DSP；2-信號調理電路；3-電壓采樣電路；4-電流采樣電路；5-第一電平轉換電路；6-第一光耦隔離電路；7-IGBT驅動電路；8-第二電平轉換電路；9-第二光耦隔離電路；10-驅動繼電器電路；11-直流斷路器；12-開關量輸入電路。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-2，本實用新型實施例中，一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，包括DSP1，DSP1的輸入端與信號調理電路2的輸出端電連接，信號調理電路2的輸入端分別與電壓采樣電路3的輸出端和電流采樣電路4的輸出端電連接，電壓采樣電路3采用CHG-300V型電壓互感器構建，電流采樣電路4采用CHG-5A型電流互感器構建，信號調理電路2采用LM358芯片構建，并通過ADR3412產生1.2V的偏置基準電壓，通過LM358搭建的加法電路以及跟隨電路，將通過電壓互感器和電流互感器轉換后的電壓信號的調理為0～2.5V之間的小電壓信號，輸送至DSP1的模數轉換模塊輸入端口，電壓采樣電路3將換流器出口三相電壓以及直流電容兩端電壓轉換成控制板內元器件能夠承受的小電壓信號，電流采樣電路4將換流器出口三相輸出電流以及流經直流電容的電流轉換成控制板內元器件能夠承受的小電壓信號；信號調理電路2對電壓采樣電路3和電流采樣電路4輸送過來的小電壓信號進行處理，并將處理后的信號輸送至DSP1的模數轉換模塊，DSP1的輸出端與第一電平轉換電路5的輸入端電連接，第一電平轉換電路5的輸出端與第一光耦隔離電路6的輸入端電連接，第一光耦隔離電路6的輸出端與IGBT驅動電路7的輸入端電連接，DSP1控制IGBT通斷的指令通過PWM輸出端子將邏輯電平信號傳至第一電平轉換電路5，完成電平轉換后再將信號送至第一光耦隔離電路6，經過隔離處理的信電平號再利用IGBT驅動電路7形成最終控制IGBT通斷的控制信號，DSP1還與第二電平轉換電路8雙向電連接，第二電平轉換電路8的輸入端與開關量輸入電路12的輸出端電連接，開關量輸入電路12對低壓換流器出口處斷路器以及直流側軟啟動電路中的直流斷路器的位置信號進行采樣，將位置信號轉換為電平信號，并將該電平信號通過第一電平轉換電路5和第二電平轉換電路8處理后輸送至DSP1的輸入端口，第二電平轉換電路8的輸出端與第二光耦隔離電路9的輸入端電連接，第二光耦隔離電路9的輸出端與驅動繼電器電路10的輸入端電連接，DSP1控制斷路器的指令通過輸出端口將邏輯電平信號傳至第二電平轉換電路8，完成電平轉換后再將信號送至第二光耦隔離電路9，經過隔離處理的信電平號再利用驅動繼電器電路10形成最終控制直流斷路器11通斷的控制信號，驅動繼電器電路10的輸出端與直流斷路器11的輸入端電連接，DSP1采用TMS320F28335芯片，第一電平轉換電路5和第二電平轉換電路8均采用IDT74FCT164245T芯片，第一光耦隔離電路6和第二光耦隔離電路9均采用6N137芯片，開關量輸入電路12采用TLP521芯片，驅動繼電器電路10采用DS1E-M-DC5V型繼電器構建，IGBT驅動電路7采用1EDI2001AS構建，該適用小沖擊電流低電壓換流器軟啟動電路，由一個直流側的軟啟動電阻，一個和軟啟動電阻串聯的開關器件IGBT，一個與軟啟動電阻和IGBT串聯支路相并聯作為旁路開關的直流斷路器11構成。該電路通過串接于直流母線與直流電容之間，構成裝置的小沖擊電流軟啟動回路。裝置投入系統時，該軟啟動電路中的旁路開關斷開，IGBT處于閉鎖狀態；待電路接入系統后，通過控制IGBT觸發脈沖的占空比，實現充電電流可調的直流電容充電過程；待直流電容電壓充到設定值時，旁路開關閉合將軟啟動電阻和IGBT旁路；與此同時，封鎖IGBT的觸發脈沖，IGBT進入閉鎖狀態，完成裝置的啟動過程，通過一個軟啟動電阻與一個開關器件IGBT串聯后，并聯于一個單極直流斷路器11兩端構成軟啟動電路，該軟啟動電路安裝于低電壓換流器三相兩電平換流器的直流側，串接于直流電容和直流母線兩端，軟啟動電路的輸入端與直流母線正極相連，軟啟動電路的輸出端與直流電容正極相連，基于上述以TMS320F28335為核心的處理芯片DSP1，其他一系列外圍電路芯片所構建的一種實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，能夠完成以下低壓換流器軟啟動控制，使直流斷路器KM2和三相交流斷路器KM1處于斷開狀態，閉合三相交流斷路器KM1，此時，換流器三相橋臂中的開關器件處于閉鎖狀態，軟啟動電路的旁路開關KM2保持斷開狀態，開關器件T處于閉鎖狀態，直流電容的充電電流為零，控制開關器件通過PWM方式對直流電容進行充電，PWM信號的具體產生方式為：將流經直流電容的電流與設定的最大充電電流做差，經過比例積分環節并對結果進行限幅后，與直流電容兩端電壓相加，作為開關器件的調制波。載波信號為幅值從零至額定直流電壓，頻率小于開關器件的最大開關頻率2500Hz的三角波，調制波與三角載波的比較結果作為開關器件PWM開關信號，并通過驅動電路控制開關器件通斷，對直流電容進行充電，待直流電容充到設定的工作電壓后，開關器件閉鎖，直流旁路開關KM2閉合，換流器軟啟動過程結束，本實用新型軟啟動控制電路板，可在三相兩電平換流器軟啟動電路上，實現換流器直流電壓的穩定、迅速爬升，并在無沖擊電流的同時使換流器的直流電壓達到設定值，保證了換流器能夠安全、迅速的達到正常工作前的預備狀態，這即減少了沖擊電流對系統產生的影響，也保護了換流器設備自身的安全。

綜上所述：本實用新型實現小沖擊電流的低壓換流器軟啟動控制電路板，可在三相兩電平換流器軟啟動電路上，實現換流器直流電壓的穩定、迅速爬升，并在無沖擊電流的同時使換流器的直流電壓達到設定值，保證了換流器能夠安全、迅速的達到正常工作前的預備狀態，這即減少了沖擊電流對系統產生的影響，也保護了換流器設備自身的安全。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。