变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法技术

本发明专利技术提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，通过变流器的控制器在判断应答信号的值为1时，输出表征短路或者驱动副边欠压的故障停机信号；并在应答信号的值不为1时，判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；其中，通断命令的值为1时表征控制器使能相应开关管导通，而检测信号的值为1时表征相应开关管导通；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则说明存在至少一个开关管发生导通或者关断异常情况，其中包括开路失效的情况；此时，控制器将会输出相应开关管的异常告警信号，以将相应的问题进行上报，使相应开关管得到及时维修或更换，进而实现对于开关管的开路失效保护。

Converter, crowbar circuit and state detection method and control method

The invention provides a converter, crowbar circuit and state detection method and control method, the controller through the converter in judging the response signal value is 1, the output short circuit or the driver side characterization of undervoltage shutdown signal; and in response to the signal value is not 1, to determine whether the value is the same with the corresponding command off the voltage conversion board detection signals of each switch through the on-off command; the value of 1 can make the corresponding characterization of controller switching tube, and the value of the detected signal is 1 Characterization of the corresponding turn-on; if the switch on-off command and the corresponding voltage detection signal conversion board the value does not correspond to the same, then there is at least one switches turn-on or turn off the abnormal situation, including open circuit failure; at the same time, the corresponding output controller will switch The abnormal alarm signal is used to report the corresponding problem, so that the corresponding switch tube can be repaired or replaced in time, so as to realize the open circuit failure protection of the switch tube.

【技术实现步骤摘要】
变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法。
技术介绍
如图1所示的大功率风能变流器，包括电机侧整流器、直流母线电容及电网侧逆变器；在正常运行时，其直流侧电压稳定；但电网发生故障时，其直流侧电压会升高，为保护设备正常运行，变流器通常采用添加撬棒电路来抑制直流母线电压，从而防止直流过压。由于变流器功率等级在5MW以上，而撬棒功率需要大于变流器额定功率，但单个功率器件不能完成如此大功率的能量泄放，因此，现有技术中通常采用多组撬棒单元并联使用，如图2所示的三电平撬棒电路。其控制逻辑为：当正母线电压高于触发值时，IGBT开关管G1和Gk-1同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R1和Rk-1放电；当正母线电压低于下限值时，IGBT开关管G1和Gk-1同时关断；同样，当负母线电压高于触发值时，IGBT开关管G2和Gk同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R2和Rk放电；当负母线电压低于下限值时，IGBT开关管G2和Gk同时关断。为了保证撬棒电路的可靠性，需要对撬棒电路进行状态检测，目前通常设置IGBT开关管在出现短路和驱动副边欠压时返回应答信号FA，在检测到IGBT开关管返回的应答信号FA时，认为撬棒单元故障，从而完成系统保护。但是，采用图2所示的撬棒单元并联方案时，如果某一个IGBT开关管出现开路失效情况，则相应的直流母线电压无法通过该支路进行放电，将会使变流器在无法得知该问题的情况下继续运行，影响该撬棒电路对于直流母线电压过压的抑制效果，进而影响变流器的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，以解决现有技术中无法对于IGBT开关管进行开路失效保护的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种撬棒电路的状态检测方法，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号。优选的，所述判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同，包括：判断各个开关管的通断命令的值是否为1；对于通断命令的值为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为1；对于通断命令的值不为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为0。优选的，所述若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号，包括：对于通断命令的值为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为1，则输出相应开关管的导通异常告警信号；对于通断命令的值不为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为0，则输出相应开关管的关断异常或误导通告警信号。一种撬棒电路的控制方法，包括：判断所述撬棒电路是否允许运行；若所述撬棒电路允许运行，则执行上述任一所述的撬棒电路的状态检测方法，同时为各个开关管输出相应的通断命令。优选的，在所述判断所述撬棒电路是否允许运行之前，还包括：根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数。优选的，所述各个开关管输出相应的通断命令，包括：按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令。优选的，在所述为各个开关管输出相应的通断命令之后，还包括：对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。一种撬棒电路，用于对变流器进行直流过压保护，包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：开关管、二极管、撬棒电阻、电压转换板及开关管状态检测设备；其中：所述开关管和所述二极管反向串联，串联后的两端分别为所述撬棒单元的两输入端；所述开关管的控制端接收所述变流器的控制器输出的相应通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述开关管状态检测设备在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，输出值为1的应答信号至所述控制器，使所述控制器输出故障停机信号；所述撬棒电阻与所述二极管并联；所述电压转换板的两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器，使所述控制器在各个开关管的应答信号的值均不为1、且判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同时，输出相应开关管的异常告警信号；其中，所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断。优选的，所述电压转换板包括：第一限流电阻、第二限流电阻、第一稳压管、第二稳压管及比较输出模块；其中：所述第一限流电阻的一端和所述第二限流电阻的一端分别为所述电压转换板的两个输入端；所述第二限流电阻的另一端依次通过所述第二稳压管和所述第一稳压管与所述第一限流电阻的另一端相连；所述比较输出模块的两个输入端分别与所述第一稳压管的两端相连；所述比较输出模块的输出端为所述电压转换板的输出端；所述比较输出模块用于将所述第一稳压管两端的电压与内部的预设基准电压进行比较，并在所述第一稳压管两端的电压大于所述预设基准电压时，输出值为1的检测信号，而在所述第一稳压管两端的电压小于所述预设基准电压时，输出值为0的检测信号。一种变流器，包括：电机侧整流器、电网侧逆变器、正母线电容、负母线电容、控制器及权利要求8或9所述的撬棒电路；其中：所述电机侧整流器的交流输入端通过第一断路器与电机相连；所述电机侧整流器的直流输出端与所述电网侧逆变器的直流输入端相连，两个连接点之间连接有串联的所述正母线电容与所述负母线电容；所述电网侧逆变器的交流输出端通过第二断路器与电网相连；所述正母线电容与所述负母线电容的连接点、所述电机侧整流器的中性点及所述电网侧逆变器的中性点相连；所述控制器用于发送各个通断命令至撬棒电路中相应撬棒单元内的开关管的控制端，并接收各个开关管的应答信号以及各个撬棒单元内电压转换板的检测信号，以实现对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号。

【技术特征摘要】
1.一种撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号。2.根据权利要求1所述的撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，所述判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同，包括：判断各个开关管的通断命令的值是否为1；对于通断命令的值为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为1；对于通断命令的值不为1的开关管，判断相应电压转换板的检测信号的值是否为0。3.根据权利要求2所述的撬棒电路的状态检测方法，其特征在于，所述若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则输出相应开关管的异常告警信号，包括：对于通断命令的值为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为1，则输出相应开关管的导通异常告警信号；对于通断命令的值不为1的开关管，若相应电压转换板的检测信号的值不为0，则输出相应开关管的关断异常或误导通告警信号。4.一种撬棒电路的控制方法，其特征在于，包括：判断所述撬棒电路是否允许运行；若所述撬棒电路允许运行，则执行所述权利要求1至3任一所述的撬棒电路的状态检测方法，同时为各个开关管输出相应的通断命令。5.根据权利要求4所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，在所述判断所述撬棒电路是否允许运行之前，还包括：根据变流器的实时功率、撬棒单元的额定功率以及N的大小，计算得到撬棒单元最小运行个数2M，M为正整数。6.根据权利要求5所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，所述各个开关管输出相应的通断命令，包括：按照预先设置的优先级，为优先级靠前的2M个撬棒单元内的开关管输出值为1的通断命令，为另外2N-2M个撬棒单元内的开关管输出值为0的通断命令。7.根据权利要求4所述的撬棒电路的控制方法，其特征在于，在所述为各个开关管输出相应的通断命令之后，还包括：对各个开关管的通断命令脉宽进行限制；同时对各个开关管的导通时间和次数进行计算，并在导通时间或次数超过相应阈值时，进行开关管保护。8.一种撬棒电路，其特征在于，用于对变流器进行直流过压保护，包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：程尧，邓立荣，张虎，刘长坤，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34