三相pwm整流电路的缺相故障检测方法和检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及三相PWM整流电路的缺相故障检测方法和检测装置。
【背景技术】
[0002] 三相PWM整流电路在工业及新能源发电领域有着广泛的应用。在矿山、油田、港口 等工业现场需要应用大功率四象限变频器，而如今的四象限变频器大多应用三相PWM整流 技术;在风力发电、太阳能发电等领域，三相PWM整流电路也是其中重要的技术环节。这些应 用领域中都需要对缺相故障进行快速、准确定位并报警，因而要求三相PWM整流电路具备缺 相故障检测及报警停机的能力。
[0003] 目前三相PWM整流电路中的缺相故障检测大多沿用传统变频器和电力系统的方 法，这些方法基本分为两类:直接相电压检测法;间接检测法。
[0004] 直接相电压检测法具有检测直接、故障定位准确的优点。其中最具代表性的即为 传统变频器所采用的高阻隔离整流法。该方法通过整流桥将三相交流电整流为直流电压， 三相交流电正常和缺相故障时，整流后的直流电压值将不同，根据该直流电压值的大小即 可判断缺相故障是否发生。然而三相ΠΜ整流电路中，由于直流侧电容的储能作用，在缺相 故障发生时，直流母线电压将维持短时恒定，根据三相PWM整流电路的工作原理易知，该恒 定的直流母线电压将会被逆变为三相交流电压施加于三相PWM整流电路的交流输入端，且 逆变而来的三相交流电压与原电网电压只有细微的相角与幅值差异，易造成电网未发生缺 相故障的假象。
[0005] 因此在三相PWM整流电路中，包括高阻隔离整流法在内的所有直接相电压检测法 都无法有效的对缺相故障进行检测。
[0006] 间接检测法主要是通过对三相PWM整流电路的直流母线纹波电压和交流输入电流 检测，当检测到纹波电压较高，且某相交流输入电流为零时，即可判断缺相故障发生。但是 由于直流母线电压的纹波电压幅值较低，很难准确检测，同时相电流为零时，检测电路的干 扰很难排除，所以间接检测法的检测精度较低，且误报率较高。
[0007] 针对直接相电压检测法在三相PWM整流电路中检测失效，间接检测法检测精度较 低，误报率较高的技术现状，本发明提供一种检测方法和利用该方法的检测装置，该检测方 法可在保证三相PWM整流电路正常工作情况下，采用各种直接相电压检测法，有效避免传统 直接相电压检测法在三相PWM整流电路失效的缺点，从而快速、准确定位缺相故障并报警。
【发明内容】
[0008] 为了实现上述目的，本发明的第一技术方案为一种三相pmi整流电路的缺相故障 检测方法，其特征在于包括以下步骤，进入PWM中断后，
[0009 ] 步骤1，设定中断周期ΤΡ，清零计数器Ti、T2、T3，
[0010] ^a,tTfy, 计数器?Τ2的计数值增加1，
[0011] 步骤3,将三相输入电流
渝入电流控制环(32)，进行电流PI 调节，
[0012] 步骤4，判断Ti = kiTp是否成立，如成立执行步骤5，如不成立，进入步骤6，其中，ki 为决定电压控制环(31)控制周期的系数，
[0013] 步骤5,将直流母线电压输入电压控制环(31)，进行电压调节，同时计数器 Ti清零，
[0014] 步骤6，判断T2 2 k2Tp是否成立，如成立，执行步骤7，如不成立，进入步骤9，其中系 数1?为决定PWM整流电路(2)封锁周期系数，
[0015] 步骤7，对PWM整流电路(2)的功率开关执行封锁操作，同时计数器T3的计数值加1， [0016 ]步骤8,进行缺相判断，
[0017] 步骤9，判断T3 = k3Tp是否成立，如成立，进入步骤10，如不成立，出PWM中断，执行主 程序循环代码，等待进入下次PWM中断，其中，k3为决定PWM整流电路(2)封锁时长的系数，根 据缺相检测所需要的时长确定，
[0018] 步骤10，执行PWM整流电路(2)功率开关解除封锁操作，出PWM中断，执行主程序循 环代码，等待进入下次PWM中断。
[0019] 第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，还具有步骤11，步骤11中，保存本 中断周期的采样彳]
S作下一中断周期控制的初始 状态值，出PWM中断，执行主程序循环代码，等待进入下次PWM中断。
[0020] 第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于，系数h优选5~10，系数k2优选(2~ 5)ki〇
[0021] 第四技术方案基于第1至3中任一技术方案，其特征在于，步骤8中，采用高阻隔离 整流电路，由整流桥将三相交流电整流为直流电压后采样，根据采样电压与基准电压的比 较检测缺相。
[0022] 第五技术方案为一种三相PWM整流电路的缺相故障检测装置，其特征在于，包括， 电压控制环（31)、电流控制环（32)、PWM信号发生器（33)、PWM整流电路（2)、缺相检测器 (34)、缺相检测控制器(35)，
[0023] 进入P丽中断后，所述缺相检测控制器(35)和缺相检测器(34)按照第1至4中任一 技术方案记载的方法检测缺相。
【附图说明】
[0024] 图1为采用直接相电压检测法检测缺相故障的本发明实施方式的 [0025] 三相P丽整流电路的结构框图；
[0026] 图2为三相PWM整流电路交流端的电压说明图；
[0027] 图3为图1中控制器的结构框图；
[0028]图4为本发明缺相故障检测方法的流程图。
[0029] 标号说明
[0030] 1-交流供电电路2-PWM整流电路
[0031 ] 3-控制器 31-电压控制环
[0032] 32-电流控制环 33-P丽信号发生器
[0033] 34-缺相检测器 35-缺相检测控制器
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。图1为采用直接相电 压检测法检测缺相故障的本发明实施方式的三相PWM整流电路的结构框图。
[0035] 如图1所示，星性连接的三相交流电网1通过电感L(Lu、Lv、Lw)连接在PWM整流电路2 的三相交流输入端。在三相PWM整流电路2的直流端并接有串联的电容C1和C2。三相交流电 网1的供电经PWM整流电路2整流后，在电容C1和C2的两端形成直流母线电压Udc。控制器3控 制ΠΜ整流电路2中功率开关的的开和关。ΠΜ整流电路2中的功率开关为IGBT，具体结构为 现有技术，在此不再赘述。
[0036]由Pmi整流电路的工作原理可知，在图1中的a、b、c点处产生与电网电压U、V、W相 位、幅值差异很小的电压R、S、T，其示意图如图2所示，由于R、S、T与U、V、W的差异较小，当U、 V、W的某相发生缺相故障时，由于R、S、T的作用，在图1中的A、B、C点处依然可测得与原电压 基本相同的相电压的存在，因而通过检测交流端的电压来判断缺相故障的直接检测法会失 效。
[0037]本发明通过周期性控制PWM整流电流2功率开关器件的IGBT封锁一定时间，为缺相 检测电路开辟有效窗口时间，在此窗口时间内不会产生R、S、T电压，因而传统的直接相电压 检测方法将不会失效，可快速、准确检测出三相PWM整流电路的缺相故障。
[0038] 图3为图1中控制器的结构框图。控制器3具有，电压控制环31、电流控制环32、PWM 信号发生器33、缺相检测器34、缺相检测控制器35。
[0039] 目标电压Uref和直流母线电压￡^(_.的差值作为控制量输入电压控制环31进行 调节，如对控制量进行PI调节。电压控制环31输出的电流指令。和由传感器检测到的三相 交流电流心 (?3ν)、的差值作为电流控制量输入电流控制环32,进行PI调节。 电流控制量经ΡΙ调节后，输入到PWM信号发生器33产生PWM信号控制PWM整流电路2中的功率 开关的IGBT的开和关，将三相交流整流成直流的母线电压。以下根据流程图对缺相故障的 检测进行说明。
[0040] 图4为本发明缺相故障检测方法的流程图。进入PWM中断后，缺相检测控制器35执 行以下的步骤