一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板的制作方法

本实用新型涉及低压三相两电平换流器软启动技术领域，具体是一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板。

背景技术：

对于三相两电平电压源型换流器的电力电子装置，在正常工作之前都需要通过交流系统对装置的直流电容进行预充电，待直流侧电容充电至额定直流电压后，装置才可以开始正常逆变工作，实现各类电力电子装置预先设定的功能。

目前常用的方法是在装置的三相交流出口与系统电源之间每相各串联一个软启动电阻，每个电阻两端并联一个旁路开关，构成装置的软启动电路。当装置开始工作前，电阻两端旁路开关断开；此后装置接入交流系统，交流系统通过三相两电平换流器中与IGBT反并联的二极管构成不控整流电路，对装置的直流电容进行充电，其充电电流的大小则通过软启动电阻的阻值来进行限制；待直流电容电压充到设定电压后，软启动电阻两端的旁路开关闭合，将软启动电阻旁路，直流电容电压继续小幅上升，装置开始正常逆变工作。上述软启动电路实现方案，其电路上至少需要三个软启动电阻、一个三相交流断路器作为旁路开关来实现，这无形中增加了装置的制造成本，影响了装置的大规模推广；此外，由于软启动电阻的阻值需要综合考虑装置接入系统时所产生的冲击电流以及交流系统对直流电容的充电时间这对矛盾，在这二者之间进行折中选取，因此采用该方案进行启动，还是难以避免的会产生一定的冲击电流，对交流系统及装置自身的器件产生一定的冲击。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，具有降低换流器在软启动过程中对交流系统以及换流器自身器件冲击的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，包括DSP，所述DSP的输入端与信号调理电路的输出端电连接，信号调理电路的输入端分别与电压采样电路的输出端和电流采样电路的输出端电连接，所述DSP的输出端与第一电平转换电路的输入端电连接，第一电平转换电路的输出端与第一光耦隔离电路的输入端电连接，第一光耦隔离电路的输出端与IGBT驱动电路的输入端电连接，所述DSP还与第二电平转换电路双向电连接，第二电平转换电路的输入端与开关量输入电路的输出端电连接，第二电平转换电路的输出端与第二光耦隔离电路的输入端电连接，第二光耦隔离电路的输出端与驱动继电器电路的输入端电连接，驱动继电器电路的输出端与直流断路器的输入端电连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述DSP采用TMS320F28335芯片，第一电平转换电路和第二电平转换电路均采用IDT74FCT164245T芯片，第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路均采用6N137芯片，开关量输入电路采用TLP521芯片，驱动继电器电路采用DS1E-M-DC5V型继电器构建，IGBT驱动电路采用1EDI2001AS构建。

作为本实用新型进一步的方案：所述电压采样电路采用CHG-300V型电压互感器构建，电流采样电路采用CHG-5A型电流互感器构建，信号调理电路采用LM358芯片构建，并通过ADR3412产生1.2V的偏置基准电压，通过LM358搭建的加法电路以及跟随电路，将通过电压互感器和电流互感器转换后的电压信号的调理为0～2.5V之间的小电压信号，输送至DSP的模数转换模块输入端口。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

本实用新型实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，可在三相两电平换流器软启动电路上，实现换流器直流电压的稳定、迅速爬升，并在无冲击电流的同时使换流器的直流电压达到设定值，保证了换流器能够安全、迅速的达到正常工作前的预备状态，这即减少了冲击电流对系统产生的影响，也保护了换流器设备自身的安全。

附图说明

图1为本实用新型的一种软启动控制电路板结构图；

图2为本实用新型的软启动电路。

图中：1-DSP；2-信号调理电路；3-电压采样电路；4-电流采样电路；5-第一电平转换电路；6-第一光耦隔离电路；7-IGBT驱动电路；8-第二电平转换电路；9-第二光耦隔离电路；10-驱动继电器电路；11-直流断路器；12-开关量输入电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型实施例中，一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，包括DSP1，DSP1的输入端与信号调理电路2的输出端电连接，信号调理电路2的输入端分别与电压采样电路3的输出端和电流采样电路4的输出端电连接，电压采样电路3采用CHG-300V型电压互感器构建，电流采样电路4采用CHG-5A型电流互感器构建，信号调理电路2采用LM358芯片构建，并通过ADR3412产生1.2V的偏置基准电压，通过LM358搭建的加法电路以及跟随电路，将通过电压互感器和电流互感器转换后的电压信号的调理为0～2.5V之间的小电压信号，输送至DSP1的模数转换模块输入端口，电压采样电路3将换流器出口三相电压以及直流电容两端电压转换成控制板内元器件能够承受的小电压信号，电流采样电路4将换流器出口三相输出电流以及流经直流电容的电流转换成控制板内元器件能够承受的小电压信号；信号调理电路2对电压采样电路3和电流采样电路4输送过来的小电压信号进行处理，并将处理后的信号输送至DSP1的模数转换模块，DSP1的输出端与第一电平转换电路5的输入端电连接，第一电平转换电路5的输出端与第一光耦隔离电路6的输入端电连接，第一光耦隔离电路6的输出端与IGBT驱动电路7的输入端电连接，DSP1控制IGBT通断的指令通过PWM输出端子将逻辑电平信号传至第一电平转换电路5，完成电平转换后再将信号送至第一光耦隔离电路6，经过隔离处理的信电平号再利用IGBT驱动电路7形成最终控制IGBT通断的控制信号，DSP1还与第二电平转换电路8双向电连接，第二电平转换电路8的输入端与开关量输入电路12的输出端电连接，开关量输入电路12对低压换流器出口处断路器以及直流侧软启动电路中的直流断路器的位置信号进行采样，将位置信号转换为电平信号，并将该电平信号通过第一电平转换电路5和第二电平转换电路8处理后输送至DSP1的输入端口，第二电平转换电路8的输出端与第二光耦隔离电路9的输入端电连接，第二光耦隔离电路9的输出端与驱动继电器电路10的输入端电连接，DSP1控制断路器的指令通过输出端口将逻辑电平信号传至第二电平转换电路8，完成电平转换后再将信号送至第二光耦隔离电路9，经过隔离处理的信电平号再利用驱动继电器电路10形成最终控制直流断路器11通断的控制信号，驱动继电器电路10的输出端与直流断路器11的输入端电连接，DSP1采用TMS320F28335芯片，第一电平转换电路5和第二电平转换电路8均采用IDT74FCT164245T芯片，第一光耦隔离电路6和第二光耦隔离电路9均采用6N137芯片，开关量输入电路12采用TLP521芯片，驱动继电器电路10采用DS1E-M-DC5V型继电器构建，IGBT驱动电路7采用1EDI2001AS构建，该适用小冲击电流低电压换流器软启动电路，由一个直流侧的软启动电阻，一个和软启动电阻串联的开关器件IGBT，一个与软启动电阻和IGBT串联支路相并联作为旁路开关的直流断路器11构成。该电路通过串接于直流母线与直流电容之间，构成装置的小冲击电流软启动回路。装置投入系统时，该软启动电路中的旁路开关断开，IGBT处于闭锁状态；待电路接入系统后，通过控制IGBT触发脉冲的占空比，实现充电电流可调的直流电容充电过程；待直流电容电压充到设定值时，旁路开关闭合将软启动电阻和IGBT旁路；与此同时，封锁IGBT的触发脉冲，IGBT进入闭锁状态，完成装置的启动过程，通过一个软启动电阻与一个开关器件IGBT串联后，并联于一个单极直流断路器11两端构成软启动电路，该软启动电路安装于低电压换流器三相两电平换流器的直流侧，串接于直流电容和直流母线两端，软启动电路的输入端与直流母线正极相连，软启动电路的输出端与直流电容正极相连，基于上述以TMS320F28335为核心的处理芯片DSP1，其他一系列外围电路芯片所构建的一种实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，能够完成以下低压换流器软启动控制，使直流断路器KM2和三相交流断路器KM1处于断开状态，闭合三相交流断路器KM1，此时，换流器三相桥臂中的开关器件处于闭锁状态，软启动电路的旁路开关KM2保持断开状态，开关器件T处于闭锁状态，直流电容的充电电流为零，控制开关器件通过PWM方式对直流电容进行充电，PWM信号的具体产生方式为：将流经直流电容的电流与设定的最大充电电流做差，经过比例积分环节并对结果进行限幅后，与直流电容两端电压相加，作为开关器件的调制波。载波信号为幅值从零至额定直流电压，频率小于开关器件的最大开关频率2500Hz的三角波，调制波与三角载波的比较结果作为开关器件PWM开关信号，并通过驱动电路控制开关器件通断，对直流电容进行充电，待直流电容充到设定的工作电压后，开关器件闭锁，直流旁路开关KM2闭合，换流器软启动过程结束，本实用新型软启动控制电路板，可在三相两电平换流器软启动电路上，实现换流器直流电压的稳定、迅速爬升，并在无冲击电流的同时使换流器的直流电压达到设定值，保证了换流器能够安全、迅速的达到正常工作前的预备状态，这即减少了冲击电流对系统产生的影响，也保护了换流器设备自身的安全。

综上所述：本实用新型实现小冲击电流的低压换流器软启动控制电路板，可在三相两电平换流器软启动电路上，实现换流器直流电压的稳定、迅速爬升，并在无冲击电流的同时使换流器的直流电压达到设定值，保证了换流器能够安全、迅速的达到正常工作前的预备状态，这即减少了冲击电流对系统产生的影响，也保护了换流器设备自身的安全。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。