| 主权项 |
一种双向四象限变频器，用于小功率双馈风力发电机组实验，一端与双馈发电机连接，另一端通过变压器和防雷器电网连接，其特征是该变频器包括开关电源、驱动保护电路、程序升级接口电路、编码器接口电路、DSP控制器、第一驱动电路、第二驱动电路、信号采集电路、交流输入电抗器、第一断路器、电网侧变频器、快速过流熔断器、过流保护电路、电机侧变频器和交流输出电抗器；所述DSP控制器分别与第一驱动电路、第二驱动电路、信号采集电路、程序升级接口电路、编码器接口电路和驱动保护电路连接；开关电源采用交流220伏交流供电，输出8路24V电源分别为第一驱动电路、第二驱动电路独立供电，输出1路5V电源为程序升级接口电路、编码器接口电路、DSP控制器、信号采集电路供电；交流输入电抗器和第一断路器连接；第一断路器和电网侧变频器连接；电网侧变频器和快速过流熔断器连接；快速过流熔断器和过流保护电路连接；过流保护电路和电机侧变频器连接；电机侧变频器和交流输出电抗器；第一驱动电路和电网侧变频器连接；第二驱动电路和电机侧变频器连接；电网侧变频器用于抑制高次谐波对电网线路的干扰；交流输出电抗器用于抑制电机侧变频器输出的谐波，减小电机侧变频器的噪声；所述第一驱动电路用于对DSP控制器发出的网侧变频器控制信号进行互锁保护和隔离驱动；所述第二驱动电路用于对DSP控制器发出的电机侧变频器控制信号进行互锁保护和隔离驱动；所述第一驱动电路和第二驱动电路分别包括上下桥臂互锁保护电路、上桥臂隔离电路、上桥臂驱动电路、下桥臂隔离电路和下桥臂驱动电路；其中，DSP控制器的信号输出端口与上下桥臂互锁保护电路相连；上下桥臂互锁保护电路分别与上桥臂隔离电路和下桥臂隔离电路相连，上桥臂隔离电路和上桥臂驱动电路连接，下桥臂隔离电路和下桥臂驱动电路连接；所述上下桥臂互锁保护电路中，DSP控制器的正PWM信号输出端口连接第一反向器U3后，再和负PWM信号端口共同连接第一与非门U4，形成下桥臂的一级驱动信号；DSP控制器的负PWM信号输出端口连接第二反向器U1后，再和正PWM信号端口共同连接与第二非门U2，形成上桥臂一级驱动信号；从电路上确保了上下桥臂信号不会同时输出高电平，因此可防止上下桥臂同时导通而发生绝缘栅双极型晶体管IGBT器件过流；所述上桥臂隔离电路中，上桥臂一级驱动信号端通过第一限流电阻R1连接到第一驱动芯片PC923的3引脚，经光电隔离后，由第一驱动芯片PC923的6引脚输出，使5V控制信号与24V驱动信号进行隔离；所述下桥臂隔离电路中，下桥臂一级驱动信号端通过第二限流电阻R2连接到第二驱动芯片PC929的3引脚，经光电隔离后，由第二驱动芯片PC929的11引脚输出，使5V控制信号与24V驱动信号进行隔离；所述上桥臂驱动电路中，第一驱动芯片PC923的6引脚经第一电阻R3后与第一NPN型三极管Q1和第一PNP型三极管Q2的基极相连，第一NPN型三极管Q1的集电极与+24V电源相连，第一PNP型三极管Q2的集电极与地GND相连，第一NPN型三极管Q1的发射极与第一PNP型三极管Q2的发射极相连组成驱动控制节点，该节点经第二电阻R7后与上桥臂的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极GU端相连，经第二电阻R7、第三电阻R9后与第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极EU端相连，实现第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的开关状态的控制；所述下桥臂驱动电路中，第二驱动芯片PC929的9脚与外接第四电阻R5、第五电阻R8、第一二极管D2B、第二二极管D2A、第一电容C1、第六电阻R12、第七电阻R11、第三二极管D1元件构成了第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2管压降检测电路，第三二极管D1的负极接在第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1与第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2之间，第二驱动芯片PC929的8脚故障指示信号与DSP控制器相连，用于向DSP控制器发送第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2过流保护信号；所述上桥臂驱动电路中还包括连接在第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极EU端和地GND之间的第二电容C8、第三电容C3，连接在+24V电源与第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极EU端之间的第四电容C2，连接在+24V电源和地GND之间的第五电容C9，主要用于滤波作用；所述上桥臂驱动电路中还包括连接在第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的EU端和地GND之间的第一稳压管ZD1，连接在+24V电源与第一绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极EU端之间的第八电阻R14，用于驱动电路的过压保护；所述下桥臂驱动电路中，第二驱动芯片PC929的11引脚经第九电阻R4后与第二NPN型三极管Q3和第二PNP型三极管Q4的基极相连，第二NPN型三极管Q3的集电极与+24V电源相连，第二PNP型三极管Q4的集电极与地GND相连，第二NPN型三极管Q3的发射极与第二PNP型三极管Q4的发射极相连组成驱动控制节点，该节点经第十电阻R6后与下桥臂的第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的门极GZ端相连，经电阻第十电阻R6、第十一电阻R10后与第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极EZ端相连，实现第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的开关状态的控制；所述下桥臂驱动电路中还包括连接在第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极EZ端和地GND之间的第六电容C6、第七电容C4，连接在+24V电源与第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极EZ端之间的第八电容C5，连接在+24V电源和地GND之间的第九电容C7，主要用于滤波作用；所述下桥臂驱动电路中还包括连接在第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极EZ端和地GND之间的第二稳压管ZD2，连接在+24V电源与第二绝缘栅双极型晶体管IGBT2的发射极EZ端之间的第十二电阻R13，主要用于驱动电路的过压保护；所述过流保护电路包括电流检测电路、报警阈值控制电路、驱动触发卸荷电路；所述电流检测电路包括霍尔传感器、第十三电阻R19、第十四电阻R20、第十五电阻R21、第十六电阻R22、第一运算放大器U5；其中，霍尔传感器采集直流母线回路电流，第十三电阻R19连接在霍尔传感器输出两侧，用于将检测电流转换成电压，第十三电阻R19两端连接到第一运算放大器U5的正负输入端，第十四电阻R20、第十五电阻R21、第十六电阻R22构成第一运算放大器U5的分压反馈电路，使第一运算放大器U5输出0～5V的电压信号；所述报警阈值控制电路包括第十七电阻R15、第十八电阻R17、第十九电阻R18、可变电阻R16、电压比较器U6；其中，第一运算放大器U5的输出端经第十八电阻R17连接在电压比较器U6的正输入端，第十七电阻R15、可变电阻R16、第十九电阻R18组成比较参考电压电路，过电流保护阈值可通过可变电阻R16设定；所述驱动触发卸荷电路包括第二运算放大器U7、第二十电阻R23、第二十一电阻R24、直流固态继电器DCSSR；直流固态继电器DCSSR的驱动电压及过流能力均适用于小功率电路的卸荷，成本低于大功率电路中的过流保护元件；其中，电压比较器U6的输出端与第二运算放大器U7的正输入端相连，第二运算放大器U7的输出与其负输入端连接，构成电压跟随器形式，第二运算放大器U7的输出经第二十电阻R23后与直流固态继电器DCSSR内的光耦输入正引脚连接，DCSSR内的光耦输入负引脚接地，构成控制驱动切合回路；第二十一电阻R24与直流固态继电器DCSSR的输出端串联，连接在直流母线高压端与直流母线低压端之间，形成泄流电路。 |
