专利名称：一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统及其方法
技术领域：
本发明 属于电工技术领域，涉及一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统及其脉冲信号生成方法。
背景技术：
在大容量电机传动场合，由于交流电动机比直流电动机结构简单，成本低，维护方便，随着电力电子技术的发展，交流调速用变频装置增加的成本已能被采用交流电动机所节约的成本所补偿，而且采用矢量控制技术后，交流调速性能已经与直流调速不相上下，因此，基于交交变频器的变频传动技术在大功率低转速交流传动场合，如轧机、矿山卷扬、风洞、船舶推进、水泥回转窑等，得以广泛应用。同时，交交变频器也可广泛应用于分频风电系统。我国风能资源丰富，但是分布不均，因此，风电的远距离输送急需合理的输送方案。目前，广泛应用于风力发电系统中的两种接入方式主要是恒速恒频和变速恒频。其中，前者是指保持发电机的转速不变，从而得到恒定频率的电能；后者则是指发电机的转速可随风速变化，而通过某种特定的方式使频率恒定。在恒速恒频系统中，风电机组直接与电网相耦合，风电的特性将直接对电网产生影响；另外，其发电设备大部分为异步发电机，它在发出有功功率的同时，还需要消耗无功功率。在双馈式变速恒频风力发电系统中，每个风力发电机接一个双馈电机并网，但是这些方法中都是采用一塔一轮一电机控制的机组结构，增加了风力发电的成本。在永磁直驱式变速恒频风力发电系统中，每台风力发电机的机端都装设一台全功率变送器，变流器容量较大，成本过高。2005年，西安交通大学发电教研室利用相控式交交变频器在动模实验中成功实现了分频输电，证明了分频输电的实现不存在无法克服的技术障碍。由此可见，分频输电是除特高压交流、特高压直流输电之外的另外一种远距离大容量的输电方式。同样，基于分频输电技术的分频风电系统能够有效解决风电远距离输送的难题。在分频风电系统当中，关键设备是承担电能变换任务的相控式交交变频器，交交变频器的性能决定了分频风电系统运行的可靠性和经济性，因此，设计一个适合于分频风电系统的交交变频器控制器(装置)具有举足轻重的意义。传统的交交变频器主要用于大容量的交流传动场合，并非用于不同频率的电力系统联网，因此对于交交变频器低频侧电压谐波及无功吞吐没有特别严格的要求，考虑到工业生产的实践和运行经验，将相控式交交变频器直接应用于风力发电时，尚有下述不足首先，受限于脉冲生成方法的局限性，晶闸管的触发脉冲不能准确的实时调节，无法实现低频侧输出频率在线调整，因此直接应用风力发电时，只能按照恒速恒频的方式运行，达不到提高风能利用率的目的；其次，当交交变频器主电路脉波数为12脉波及以上时， 需要的硬件资源较为庞大，且脉冲生成的实时算法对于CPU的浮点运算性能也是一个严峻的考验，通用CPU由于不具备运动控制所需的硬件资源而无能为力，而单片专用芯片，如TI公司TMS320系列DSP，也难以完成如此庞大的数值运算运和逻辑运算量，因而无法准确做到交交变频器低频侧频率和电压的实时动态调整，而且会造成交交变频器特征谐波含量增大，不能满足电力系统对于电能质量的要求。第三，传统的交交变频器控制器没有同期并列单元，因此无法直接与低频侧的发电机相连，限制了交交变频器的使用范畴。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统及脉冲信号实时生成的方法。该系统能够实现交交变频器高效稳定的运行，同时其低频侧可与发电机直接相连，不但可以解决大型风电场的接入问题，也可以应用于传统的大容量交流传动场合。为了解决以上问题，本发明提供了一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，所述脉冲生成系统采用全数字控制方案，包括以下相互连接的各个单元系统电源单元用于为整个实时触发脉冲生成系统提供电源；电压、电流测量单元用于测量变频器两侧的电压及电流，为整个系统提供输入信号；所述的电压、电流测量单元直接与主电路相连，并将主电路的高电压、大电流转变为标准的低电压、小电流，并通过送至信号调理单元。信号调理单元用于对输入信号进行整形、滤波；所述的信号调理单元对电压、电流测量单元的测量结果进行滤波、整形，并将调理后的信号分别送至脉冲生成及编码单元、 逻辑控制单元及同期并网单元。串口通信单元用于外部为系统提供输出频率及电压指令；所述的串口通信单元利用串口通信线将外部的频率、电压、相位指令及输出电压的直流、次谐波分量送至脉冲生成及编码单元。中断信号源用于为脉冲实时生成及编码单元提供定时器或外部中断信号，使脉冲生成并进入中断子程序。脉冲实时生成及编码单元用于实时生成脉冲并对其进行编码；所述的脉冲实时生成及编码单元接受串口通信单元和信号调理单元的输出信号，实时生成脉冲，并对脉冲组进行编码，将编码送至脉冲解码单元。同时，该单元还将生成一个与低频A相电压同相的虚拟参考电压，通过信号线送至同期并列单元。变频器逻辑判断单元用于利用低频侧电流进行交交变频器的正反桥切换；所述的变频器逻辑判断单元接受同期并列单元的启停信号和信号调理单元的输出信号，将变频器正反桥切换指令送至脉冲解码单元。同期并列单元；用于实现交交变频器与低频发电机的连接；所述的同期并列单元通过将信号调理单元的输出信号与脉冲实时生成及编码单元的虚拟参考电压相比较，判断变频器与发电机的同期并列时刻，并向变频器逻辑判断单元发送启停信号。脉冲解码单元用于脉冲解码及驱动控制；所述的脉冲解码单元接收脉冲生成及编码单元的脉冲编码和变频器逻辑控制单元的正反桥信号，将脉冲编码转化为各自晶闸管的脉冲信号，送至各自的触发单元。晶闸管驱动单元用于产生符合要求的晶闸管门极触发脉冲；所述的晶闸管触发电路单元接收脉冲解码单元发送的信号，进行光电隔离和电压转换后送至各晶闸管的门极。所 述电压、电流测量单元与信号调理单元相连，信号调理单元分别与脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元相连，脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元分别与脉冲解码单元相连，脉冲解码单元与晶间管驱动单元相连；其中，脉冲实时生成及编码单元分别与串口通信单元、同期并列单元相连；同期并列单元与变频器逻辑判断单元相连；所述系统电源单元通过电源线与信号调理单元、串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元相连。本发明系统的进一步特征在于所述系统电源单元为24V及士 12V直流电源。所述电压、电流测量单元采用低频及工频的电压电流互感器。所述串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元利用一个或数个相互连接的CPU或可编程逻辑器件实现。多个器件之间仅用信号线相连，无需额外的通信设备和协议。所述CPU环节连接一个EEPR0M(电可擦可编程只读存储器)作为存储单元。所述中断信号源由定时器电路或外部倍频电路提供。同时，本发明还给出了一种相控式交交变频器控制器的实时触发脉冲生成方法， 该方法包括以下步骤1)变频器主电路通电，控制器系统电源单元向控制器供电，开始工作；2)脉冲实时生成及编码单元进行初始化，将变频器主电路所有晶间管的触发脉冲
信号置零；3)脉冲实时生成及编码单元在内存中生成一张正弦表；4)电压、电流测量单元对变频器工频侧电压进行测量，并将测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至脉冲实时生成及编码单元；5)串口通信单元将外部信息和指令送至脉冲实时生成及编码单元；6)脉冲实时生成及编码单元利用工频侧电压测量结果和外部信息、指令，生成 12+3N个指向正弦表的指针，指针分别代表12个同步信号和3个调制信号，每个同步信号间互差30° ；并对指针进行初始化，使每个指针分别指向正弦表的不同位置；其中每个同步信号由1个指针表示，而每个调制信号则由N个指针所指数值的和表示；7)脉冲实时生成及编码单元根据外部指令设置电压调制比；8)开启并设置中断信号源，使之每隔一个固定时间则向脉冲实时生成及编码单元发送中断指令；9)脉冲实时生成及编码单元接收中断信号源提供的中断信号，根据中断信号源和外部指令，移动所有指针在正弦表上的位置；10)脉冲实时生成及编码单元根据12个指向同步信号指针的位置，直接得到12个同步信号的瞬时值；同时，将指向调制信号的N个指针的数值相加，并乘以电压调制比，得到3个调制信号的瞬时值；11)脉冲实时生成及编码单元将对应于变频器主电路低频A相电压的调制信号的瞬时值作为虚拟同期信号通过信号线传送给同期并列单元；
12)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，将应开通的变频器主电路正桥晶闸管的脉冲信号置1，并对所有正桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的正桥晶闸管脉冲信号码发送至脉冲解码单元；13)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，将应开通的变频器主电路反桥晶闸管的脉冲信号置1，并对所有反桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的反桥晶闸管脉冲信号码发送至脉冲解码单元；14)变频器逻辑判断单元和同期并列单元生成正反桥切换信号发送至脉冲解码单元；15)脉冲解码单元根据正反桥切换信号对正反桥脉冲信号码进行解码，并得到变频器主电路所有晶闸管的脉冲信号；16)脉冲解码单元将脉冲信号送至各自晶间管驱动单元，对脉冲进行整形、放大后送至变频器主电路晶间管门极，对变频器主电路晶间管进行触发；17)不断重复步骤9)-步骤16)过程，生成下一时刻的触发脉冲并送至变频器主电路晶闸管门极，对变频器主电路晶闸管进行触发。本发明方法的进一步特征在于所述步骤14)中的正反桥切换信号由下述步骤获得1)电压、电流测量单元测量变频器主电路低频侧A相电压，测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至同期并列单元；2)同期并列单元通过信号线接收脉冲实时生成及编码单元发出的虚拟同期信号；3)同期并列单元将低频侧A相电压与虚拟同期信号进行比较，判断变频器是否满足同期条件；4)若变频器不满足同期条件，同期并列单元向变频器逻辑判断单元发出停止信号，当变频器逻辑判断单元接到停止信号时，向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“同时关闭正反桥”；5)若变频器满足同期条件，电压、电流测量单元对变频器主电路低频侧电流进行测量，测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至变频器逻辑判断单元；6)若低频侧测量结果电流瞬时值为正，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“开通正桥，关闭反桥”；7)若低频侧测量结果电流瞬时值为负，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“开通反桥，关闭正桥”。所述步骤6)中N为正整数，且N < 10。本发明的优点和有益效果1.由于存在同期并列单元这一环节，利用本控制系统后，交交变频器可以实现与低频发电机并网运行，扩大了交交变频器的应用范围。2.可采用多器件并行计算，互为备用，减少了单片CPU的运算负担。同时，多器件间直接利用信号线相连，不需额外的通信环节，减少了硬件及软件成本，为脉冲的实时生成创造有利条件。3.数值计算和逻辑运算部分功能分离，代码执行效率较高，运行可靠。
4.触发脉冲实时生成，低频侧频率和电压可动态调整，实现最大风能利用，还可以根据系统潮流计算的结果和控制目标实时调整低频侧电压，调节低频侧无功潮流，以满足系统电能质量和无功优化配置的需求。5.利用本发明所述方法，可实时判断或提前计算晶闸管触发时间，严格余弦交点触发原则，大大降低变频器低频侧的谐波含量。同时利用多个指针数值和代表调制信号，可在调制信号中增加低频及直流信号，减少低频侧输出电压的次谐波及直流分量。6.模块化设计，可扩展性强，应用于大容量交流传动场合时，可实现电压型变流器的U/f控制和电流型变流器的矢量控制。
图1为本发明相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统结构框图。其中Ua、Ub、U。 分别为变频器低频侧电压，UA, UB, Uc分别是变频器工频侧电压，Ia、Ib、Ic分别是变频器低频侧电流。U' a是并网用虚拟参考电压。图2是实现本发明相控式交交变频器触发脉冲实时生成方法的流程图。图3是实现本发明相控式交交变频器实时触发脉冲生成方法中同期并列单元与变频器逻辑判断单元生成正反桥切换信号方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图与实施例对对本发明做进一步详述。如图1所示，本发明相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统包括以下部分1.系统电源单元。利用直流电源对整个实时脉冲生成系统元器件供电，电源电压为24V及士 12V直流电源。2.电压、电流测量单元。用于测量变频器两侧的电压及电流，利用工频、低频电压电流互感器将主电路的大电压、大电流转化为标准的低电压、小电流，为整个系统提供输入信号；电压、电流测量单元直接与主电路相连，并将主电路的高电压、大电流转变为标准的低电压、小电流，并通过送至信号调理单元。3.信号调理单元。用于对输入信号进行整形、滤波；信号调理单元对电压、电流测量单元的测量结果进行滤波、整形，并将调理后的信号分别送至脉冲实时生成及编码单元、 逻辑控制单元及同期并网单元。4.串口通信单元。用于外部为系统提供输出频率及电压指令；串口通信单元利用串口通信线将外部的频率、电压、相位指令及输出电压的直流、次谐波分量送至脉冲实时生成及编码单元。利用串口线及串口规程，将外部指令和相关信号送进系统。5.脉冲实时生成及其编码单元。用于实时生成脉冲并对其进行编码；脉冲实时生成及编码单元接收串口通信单元和信号调理单元的输出信号，实时生成触发，并对脉冲组进行编码，将编码送至脉冲解码单元。同时，该单元还将生成一个与低频A相电压同相的虚拟参考电压，通过信号线送至同期并列单元。主要负责脉冲实时生成、编码和分配，同时CPU 的I/O端口进行编码扩展。6.中断信号源。用于为脉冲实时生成及其编码单元提供中断信号。中断信号源可由CPU的定时器或者外部分频电路搭建而成。当中断时间到达时，该单元向脉冲实时生成及其编码单元提供一个高电平中断信号，并通过程序或硬件设置下一次的中断触发时间。 中断信号源由定时器电路或外部倍频电路提供。7.变频器逻辑判断单元。用于利用低频侧电流进行交交变频器的正反桥切换；变频器逻辑判断单元接受同期并列单元的启停信号和信号调理单元的输出信号，将变频器正反桥切换指令送至脉冲解码单元。主要负责零电流检测和逻辑无环流控制。零电流检测电路采用霍尔传感器零电流检测法实现，逻辑无环流控制板将零电流检测板检测到的负载电流过零信号进行逻辑分析和数字滤波，得到正、反组开通和关断的准确信号，送给主控板， 作为闭锁脉冲之用，同时，合理设置正反组切换的死区时间长短，尽可能的在保证系统安全可靠工作的同时，减少交交变频器输出的非本征畸变。8.同期并列单元。用于实现交交变频器与低频发电机的连接；同期并列单元通过将信号调理单元的输出信号与脉冲实时生成及编码单元的虚拟参考电压相比较，判断变频器与发电机的同期并列时刻，并向变频器逻辑判断单元发送启停信号。通过将虚拟参考电压与检测同步点电压、频率和相位相比较，判断是否满足同期并网的条件，给交交变频器逻辑控制电路发出使能信号，以控制交交变频器的启/停。9.脉冲解码单元。用于脉冲解码及驱动控制；脉冲解码单元接收脉冲实时生成及编码单元的脉冲编码和变频器逻辑控制单元的正反桥信号，将脉冲编码转化为各自晶闸管的脉冲信号，送至各自的触发单元。用来对脉冲控制板生成的触发脉冲进行解码、分配和隔离放大。采用高性能CPLD或FPGA首先对脉冲进行解码，然后，将低频脉冲经过软调制，得到IOkHz的脉冲列，再经过驱动部分的隔离和放大，送至晶闸管的触发端。10.晶闸管驱动单元用于产生符合要求的晶闸管门极触发脉冲；晶闸管触发电路单元接收脉冲解码单元发送的信号，进行光电隔离和电压转换后送至各晶间管的门极。本发明系统中，电压、电流测量单元与信号调理单元相连，信号调理单元分别与脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元相连，脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元分别与脉冲解码单元相连，脉冲解码单元与晶间管驱动单元相连； 其中，脉冲实时生成及编码单元分别与串口通信单元、中断信号源、同期并列单元相连；同期并列单元与变频器逻辑判断单元相连；其中，系统电源单元通过电源线与信号调理单元、串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元相连。电压、电流测量单元采用低频及工频的电压电流互感器。串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元利用一个或数个相互连接的CPU或可编程逻辑器件实现。多个器件之间仅用信号线相连，无需额外的通信设备和协议。CPU环节可连接一个EEPROM作为存储单元。如图2所示是变频器实时触发脉冲生成方法的流程图，该方法包括以下步骤1)变频器主电路通电，控制器系统电源单元向控制器供电，开始工作；2)脉冲实时生成及编码单元初始化系统，将变频器主电路所有晶闸管的脉冲指令设置为0 ；3)脉冲生成及编码单元在内存中生成一张正弦表，该正弦表由M个点组成，其中M 应为12的整倍数；4)电压、电流测量单元对变频器工频侧电压进行测量，并将测量结果经信号调理
10单元进行整形、滤波后送至脉冲实时生成及编码单元；5)串口通信单元根据系统串口协议，将变频器低频侧频率、电压、相位指令以及低频侧电压直流分量、次谐波分量等信息送至脉冲实时生成及编码单元；6)脉冲实时生成及编码单元利用工频侧电压测量结果和外部信息、指令，根据实际需求，生成12+3N个(N为正整数，且N小于10)指针代表12个同步信号和3个调制信号， 每个同步信号间互差30° ；并对指针进行初始化，使每个指针分别指向正弦表的不同位置； 其中每个同步信号由1个指针表示，而每个调制信号则由N个指针所指数值的和表示，其中的一个指针用来表征低频电压的指令值，其余N-I个指针用来消除低频电压中的直流及次谐波分量；7)脉冲实时生成及编码单元根据外部指令设置电压调制比；8)开启并设置中断信号源，使之开始向脉冲实时生成及编码单元发送中断指令。9)脉冲实时生成及编码单元接收中断信号源提供的中断信号，并根据中断信号源和外部指令，移动所有指针在正弦表上的位置；10)脉冲实时生成及编码单元根据12个指向同步信号指针的位置，直接得到12个同步信号的瞬时值；同时，将指向调制信号的N个指针的数值相加，并乘以各自的电压调制比，得到3个调制信号的瞬时值；11)脉冲实时生成及编码单元将对应于变频器主电路低频A相电压的调制信号的瞬时值作为虚拟同期信号通过信号线传送给同期并列单元；12)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，当调制信号与同期信号的下降沿相交时，开通对应的变频器主电路正桥晶闸管，将其脉冲信号设置为1，对所有正桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的正桥脉冲信号码发送至脉冲解码单元；13)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，当调制信号与同期信号的上升沿相交时，开通对应的变频器主电路反桥晶闸管，将其脉冲信号设置为1，对所有反桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的反桥脉冲信号码发送至脉冲解码单元；14)变频器逻辑判断单元和同期并列单元生成正反桥切换信号发送至脉冲解码单元；15)脉冲解码单元根据正反桥切换信号对正反桥脉冲信号码进行解码，并得到所有晶闸管的脉冲信号；16)脉冲解码单元将脉冲信号送至各自晶间管驱动单元，对脉冲进行整形、放大后送至变频器主电路晶间管门极，对变频器主电路晶间管进行触发；17)不断重复步骤9)-步骤16)过程，生成下一时刻的触发脉冲并送至变频器主电路晶闸管门极，对变频器主电路晶闸管进行触发。至此，在变频器主电路通电情况下，不断生成下一时刻的触发脉冲对变频器主电路晶闸管进行触发。如图3所示，是变频器实时触发脉冲生成方法中的正反桥切换信号的生成方法， 包括以下步骤1)电流、电压测量单元测量低频侧A相电压，测量结果经信号调理单元进行整形、 滤波后送至同期并列单元；2)同期并列单元通过信号线接收脉冲实时生成及编码单元发出的虚拟同期信号；3)同期并列单元将低频侧A相电压与虚拟同期信号进行比较，判断变频器是否满足同期条件，即两电压信号的频率相等、幅值相等、相位相等三个条件；4)若变频器不满足同期条件，同期并列单元向变频器逻辑判断单元发出停止信号，当变频器逻辑判断单元接到停止信号时，则向脉冲解码单元发出正反桥切换指令，指令内容为“同时关闭正反桥”；5)若变频器满足同期条件，电压、电流测量单元对测量变频器低频侧电流进行测量，测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至变频器逻辑判断单元；6)若低频侧电流瞬时值为正，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令，内容为“开通正桥，关闭反桥”；7)若低频侧电流瞬时值为负，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令，内容为“开通反桥，关闭正桥”。
权利要求
1.一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述脉冲生成系统采用全数字控制方案，包括以下相互连接的各个单元系统电源单元用于为整个实时触发脉冲生成系统提供电源； 电压、电流测量单元用于测量变频器两侧的电压及电流，为整个系统提供输入信号； 信号调理单元用于对输入信号进行整形、滤波； 串口通信单元用于为系统提供输出频率及电压指令； 脉冲实时生成及编码单元用于实时生成脉冲并对其进行编码； 中断信号源用于为脉冲实时生成及编码单元提供定时器或外部中断信号，使脉冲生成并进入中断子程序；变频器逻辑判断单元用于利用低频侧电流进行交交变频器的正反桥切换； 同期并列单元；用于实现交交变频器与低频发电机的连接； 脉冲解码单元用于脉冲解码及驱动控制； 晶闸管驱动单元用于产生晶闸管门极触发脉冲；所述电压、电流测量单元与信号调理单元相连，信号调理单元分别与脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元相连，脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元分别与脉冲解码单元相连，脉冲解码单元与晶间管驱动单元相连；其中，脉冲实时生成及编码单元分别与串口通信单元、中断信号源、同期并列单元相连；同期并列单元与变频器逻辑判断单元相连；所述系统电源单元通过电源线与信号调理单元、串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元相连。
2.如权利要求1所述的相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述系统电源单元为24V及士 12V直流电源。
3.如权利要求1所述的相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述电压、电流测量单元采用低频及工频的电压电流互感器。
4.如权利要求1所述的相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元利用一个或数个相互连接的CPU或可编程逻辑器件实现。
5.如权利要求4所述的相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述 CPU环节连接一个EEPROM作为存储单元。
6.如权利要求1所述的相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统，其特征在于，所述中断信号源由定时器电路或外部倍频电路提供。
7.一种相控式交交变频器控制器的触发脉冲信号实时生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)变频器主电路通电，控制器系统电源单元向控制器供电，开始工作；2)脉冲实时生成及编码单元进行初始化，将变频器主电路所有晶间管的触发脉冲信号置零；3)脉冲实时生成及编码单元在内存中生成一张正弦表；4)电压、电流测量单元对变频器工频侧电压进行测量，并将测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至脉冲实时生成及编码单元；5)串口通信单元将外部信息和指令送至脉冲实时生成及编码单元；6)脉冲实时生成及编码单元利用工频侧电压测量结果和外部信息、指令，生成12+3N 个指向正弦表的指针，指针分别代表12个同步信号和3个调制信号，每个同步信号间互差 30° ；并对指针进行初始化，使每个指针分别指向正弦表的不同位置；其中每个同步信号由 1个指针表示，而每个调制信号则由N个指针所指数值的和表示；7)脉冲实时生成及编码单元根据外部指令设置电压调制比；8)开启并设置中断信号源，使之每隔一个固定时间则向脉冲实时生成及编码单元发送中断指令；9)脉冲实时生成及编码单元接收中断信号源提供的中断信号，根据中断信号源和外部指令，移动所有指针在正弦表上的位置；10)脉冲实时生成及编码单元根据12个指向同步信号指针的位置，直接得到12个同步信号的瞬时值；同时，将指向调制信号的N个指针的数值相加，并乘以电压调制比，得到3 个调制信号的瞬时值；11)脉冲实时生成及编码单元将对应于变频器主电路低频A相电压的调制信号的瞬时值作为虚拟同期信号通过信号线传送给同期并列单元；12)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，将应开通的变频器主电路正桥晶闸管的脉冲信号置1，并对所有正桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的正桥晶闸管脉冲信号码发送至脉冲解码单元；13)脉冲实时生成及编码单元根据余弦交点法原理，将应开通的变频器主电路反桥晶闸管的脉冲信号置1，并对所有反桥晶闸管的脉冲情况编码，将得到的反桥晶闸管脉冲信号码发送至脉冲解码单元；14)变频器逻辑判断单元和同期并列单元生成正反桥切换信号发送至脉冲解码单元；15)脉冲解码单元根据正反桥切换信号对正反桥脉冲信号码进行解码，并得到变频器主电路所有晶闸管的脉冲信号；16)脉冲解码单元将脉冲信号送至各自晶间管驱动单元，对脉冲进行整形、放大后送至变频器主电路晶闸管门极，对变频器主电路晶闸管进行触发；17)不断重复步骤9)-步骤16)过程，生成下一时刻的触发脉冲并送至变频器主电路晶闸管门极，对变频器主电路晶闸管进行触发。
8.如权利要求7所述相控式交交变频器控制器的触发脉冲信号实时生成方法，其特征在于，所述步骤14)中的正反桥切换信号由下述步骤获得1)电压、电流测量单元测量变频器主电路低频侧A相电压，测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至同期并列单元；2)同期并列单元通过信号线接收脉冲实时生成及编码单元发出的虚拟同期信号；3)同期并列单元将低频侧A相电压与虚拟同期信号进行比较，判断变频器是否满足同期条件；4)若变频器不满足同期条件，同期并列单元向变频器逻辑判断单元发出停止信号，当变频器逻辑判断单元接到停止信号时，向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“同时关闭正反桥”；5)若变频器满足同期条件，电压、电流测量单元对变频器主电路低频侧电流进行测量，测量结果经信号调理单元进行整形、滤波后送至变频器逻辑判断单元；6)若低频侧测量结果电流瞬时值为正，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“开通正桥，关闭反桥”；7)若低频侧测量结果电流瞬时值为负，则变频器逻辑判断单元向脉冲解码单元发出正反桥切换指令“开通反桥，关闭正桥”。
9.如权利要求7所述相控式交交变频器控制器的触发脉冲信号实时生成方法，其特征在于，所述步骤6)中N为正整数，且N < 10。
全文摘要
本发明公开了一种相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统及其脉冲信号生成方法。其中系统包括相互连接的电压、电流测量单元、信号调理单元、脉冲实时生成及编码单元、串口通信单元、中断信号源、变频器逻辑判断单元、同期并列单元、脉冲实时生成及编码单元、脉冲解码单元和晶闸管驱动单元；其中系统电源单元通过电源线与信号调理单元、串口通信单元、脉冲实时生成及编码单元、变频器逻辑判断单元、同期并列单元及脉冲解码单元相连。其中方法包括相控式交交变频器实时触发脉冲生成系统采用一种多指针法实现脉冲的实时生成，还可降低输出电压的直流分量与次谐波分量。因此，该系统可以应用于包括分频风电系统在内的各种大功率交流传动系统中。
文档编号H02J3/38GK102201741SQ20111014203
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者宁联辉, 滕予非, 王锡凡 申请人:西安交通大学