抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的装置的制作方法

本发明涉及三相电源领域，尤其涉及一种抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的装置。

背景技术：

由于电压源型PWM整流器的固有拓扑，其直流侧需并接一个较大容量的电容器，而且其直流侧的负载多并联有一定容量的滤波电容，这些电容在工作中起到稳定母线电压的作用，是系统必不可少的组成部分。但是在PWM整流器上电的过程中，这些电容器的存在会产生极大的冲击电流，超过设计的额定电流容量，损坏线路，也可能损坏IGBT(IPM等固态功率器件)，造成设备不可恢复的损坏。

由于IGBT等固态功率器件的工艺因素其内部会寄生一个体二极管，这会导致即使给IGBT极短的开启时间或者完全关闭，其体二极管组成的三相整流桥也会导通并对母线电容充电，所以必须增加一路额外的启动电路，并有效抑制启动电流。待到母线电压达到阈值，PWM整流器再进入正常工作状态。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的装置，包括与三相电缆相连接的输入三相电缆，所述输入三相电缆与控制整体电路通断、在过流时进行电路保护的开关电路相连接，所述开关电路与接触器相连接，所述接触器与三相电压源型PWM整流器的输入端相连接，该装置还包括与接触器并联连接的可控阻尼电路，所述可控阻尼电路包括三个并联设置的电阻R,所述每个电阻R分别连接继电器M后再与接触器的一端相连接，所述接触器的另一端与三个电阻相连接，该装置还包括检测控制电路，所述检测控制电路的检测输入端与三相电压源型PWM整流器的直流母线相连接，所述检测控制电路的两个控制输出端分别与接触器和三个继电器M相连接。

所述开关电路采用空气开关。

所述检测控制电路包括衰减电路，所述衰减电路的输出端连接有隔离运算放大器，所述隔离运算放大器的输出端与模数转换器相连接，所述模数转换器与数字信号处理器相连接，所述数字信号处理器与输出驱动电路相连接。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的装置，在三相PWM整流器启动过程中抑制上电电流，稳定充电电流在一个预设的范围内，待检测到母线电容电压达到设定阈值，断开可控阻尼电路，之后接通主电路，系统进入正常工作状态。本发明的装置是完全可控的，应用中是否启用可控阻尼电路是依据实际的直流母线侧电压决定的。同时装置采用两条独立的电流通道，可控阻尼电路及工作电路在任意时刻均可独立的开启与关闭，不同的组合满足特殊的工况需要，相比于阻尼电路无法主动与系统隔离只能通过接触器短路阻尼电路的方案，提供了更大的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本装置的结构示意图；

图2为本装置的工作流程图；

图3为本实用新型中检测控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的装置，其包括与三相电缆相连接的输入三相电缆1，输入三相电缆1与控制整体电路通断、在过流时进行电路保护的开关电路2相连接，开关电路2与接触器3相连接，接触器3与三相PWM整流器4的输入端相连接，该装置还包括与接触器3并联连接的可控阻尼电路5，所述可控阻尼电路5包括三个并联设置的电阻R,所述每个电阻R分别连接继电器M后再与接触器3的一端相连接，接触器3的另一端与三个电阻相连接，该装置还包括检测控制电路6，所述检测控制电路6的检测输入端与三相PWM整流器4的直流母线相连接，所述检测控制电路6的两个控制输出端分别与接触器3和三个继电器M相连接。三个并联设置的电阻R在图1中即电阻R1、电阻R2、电阻R3。

开关电路2采用空气开关。

如图3所示：检测控制电路6包括衰减电路61，衰减电路61的输出端连接有隔离运算放大器62，隔离运算放大器62的输出端与模数转换器63相连接，所述模数转换器63与数字信号处理器64相连接，所述数字信号处理器64与输出驱动电路65相连接。

衰减电路61的作用：PWM整流器母线电压额定电压600V，设计留有裕量即最高电压800V，隔离运算放大器的输入电压范围是正负0.3V，由于母线没有负电压，本设计中隔离运算放大器的实际使用输入电压范围为0～0.3V，这就需要一个衰减电路在不损坏隔离运算放大器的前提下尽可能的使测量范围匹配在隔离放大器输入满量程内，即0～800V的电压线性衰减到0～0.3V。

隔离运算放大器62隔离直流母线与检测控制电路6，防止母线侧电压电流突变产生的噪声干扰数字信号处理器及其他低压电路，同时放大前端的0～0.3V电压8倍至0～2.4V，尽量匹配模数转换器63的输入范围。

模数转换器63用来将隔离运算放大器62传输过来的模拟信号转换成数字信号处理器能够识别的数字信号，并通过数字协议将转换结果传输至数字信号处理器。

数字信号处理器64实现PWM整流器算法，本装置控制算法，及过压过流保护等其他逻辑。

输出驱动电路65的作用：数字信号处理器64本身并没有电流驱动能力，控制信号需要通过隔离的输出驱动电路65才能达到接触器3或者继电器M所需的驱动电压电流。

继电器M采用通用的电磁继电器，电阻采用大功率铝壳电阻，由于启动过程中一部分能量需要以热量的形式消耗在电阻R上，所以电阻R需要良好的散热，采用铝壳电阻并将电阻固定在PWM整流器的金属外壳上即可满足散热需求。启动过程中接通电磁继电器M后，电阻R及PWM整流器直流母线侧电容构成的等效RC电路能有效的抑制启动的电流，保证该电流为一平滑曲线，抑制了电流及电压尖峰，充电电流曲线可以通过更改不同的电阻阻值更改，根据RC电路的特性，电阻阻值大，充电电流小，充电时间长，电阻阻值小，充电电流大，充电时间短，不同阻值各有侧重，可根据实际使用环境灵活配置。

如图2所示，抑制三相电压源型PWM整流器上电冲击电流的方法，包括以下方式：

S1；手动接通开关电路2后，三相电压源型PWM整流器4的24V电源工作，该装置进行初始化及判断逻辑，等待外部上电信号使能；

S2；收到外部使能信号后进行检测判定，设定检测电压阈值N，

其中a表示：开启本装置，b表示：不开启本装置，当直流母线侧电压高于阈值N时则不启用上电电流冲击抑制装置，否则启用电流抑制装置通过阻尼电路5为母线电容充电，直至直流母线侧电压值大于阈值N，关闭阻尼电路5，此后接触器3吸合，PWM整流器进入正常工作状态。

实施例：将实际的电压阈值N为500V，则

(a:开启本装置，b：不开启本装置)

当直流母线侧电压高于500V(该参数可设置)不启用启动电流冲击抑制装置，否则启用电流抑制装置为母线电容充电，直至直流侧电压值大于500V，此后主接触器吸合，本装置关闭，三相PWM整流器进入正常工作状态。

由于阻尼电路5的特性，充电曲线先快后慢，电容充电到一定程度后充电电流相对较小，通过阻尼电路5将母线侧电压提高到600V需要的时间过长，同时通过测试总结出若母线侧电压高于500V时开通主电流通路，冲击电流也会保持在较低水平，综合上述考虑，采用分段策略能在抑制上电冲击电流的同时兼顾减少启动时间。

启动检测控制电路6集成到三相PWM整流器的数字信号处理器固件中，同三相PWM整流器的其他组件一并受数字信号处理器协调控制，避免了独立的控制逻辑可能产生的不稳定问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。