逆变器的数据采集和保护功能王栋课件

逆变器的数据采集和保护功能主讲人：王栋通常逆变器具有输入过压、欠压保护，输出过流、过载、短路保护，IGBT过流、过热电路保护等功能。逆变器的数据采集和保护功能逆变器在运行中要实现上述保护功能，必然在相关的电路中设置各种类型的传感器，以便随时采集各传感器数据，并根据数据分析结果来判断和监控逆变器的运行状态。逆变器的数据采集和保护功能该逆变器采用了高性能的32位数字信号处理器(DSP)作为控制核心，系统的运行状态可以通过微机控制板上的双位数码管显示出来，同时通过微机控制板上的RS-485通信接口将运行状态传送给综合控制柜进行显示。逆变器的数据采集和保护功能图1为逆变器系统硬件框图。图1

逆变器系统硬件框图01.输入/输出电压与过、欠电压保护一、输入/输出电压与过、欠电压保护逆变器在DC600V电源输入端和中间支撑电路上均设置了电压传感器H1和H2，在输入电压出现异常、电动机的突然停止和线路感抗等原因引起逆变器过电压和欠电压时，直流电压传感器H1和H2将采集到的模拟量信号。图2为输入/输出电压检测电路框图。图2输入/输出电压检测电路框图模拟量信号处理通道一般是由2

3级运放组成的，它的作用是将传感器采集的模拟量信号处理成符合DSP要求的模拟量，通过DSP的2、3脚内部的A/D转换器完成模拟/数字量的转换。一、输入/输出电压与过、欠电压保护图2输入/输出电压检测电路框图H3和H4是逆变器输出端AC380V交流电压传感器，用于三相交流电压的检测。其作用是将传感器采集的交流模拟量信号处理成符合DSP要求的直流模拟量，并通过DSP的5、6脚内部的A/D转换器完成模拟/数字量的转换。一、输入/输出电压与过、欠电压保护图2输入/输出电压检测电路框图当上述电压检测电路检测到因输入电源波动等而引起输入电源的短时过压时，逆变器一般进行检测后，自动停止工作，当电源恢复正常后，逆变器可以自动重新工作。一、输入/输出电压与过、欠电压保护由于接触网电压的波动，有可能造成输出欠压时，逆变器可以不停止工作，而是采取降频降压的方式工作。

电力机车由于存在过分相的问题，因此欠压保护可以不考虑保护，而只是进行提示。一、输入/输出电压与过、欠电压保护02.电流数据的采集与过流、过载保护二、电流数据的采集与过流、过载保护逆变器在中间支撑电路与三相交流输出侧都安装了电流检测传感器，传感器的输出信号既做输出电流的监测，又用于过流和过载保护。二、电流数据的采集与过流、过载保护中间支撑电路直流传感器LEM1用于采集直流电流的模拟量，采集模拟量经信号处理通道处理后，由DSP的9脚送入内部的A/D转换器，完成模拟/数字量的转换，供给DSP进行数据处理。图3为电流检测电路框图。图3电流检测电路框图二、电流数据的采集与过流、过载保护三相交流输出侧传感器LEM2和LEM3用于采集交流电流的模拟量，经模拟量经信号处理通道处理后,由DSP的7、8脚送入内部的A/D转换器。图3电流检测电路框图二、电流数据的采集与过流、过载保护逆变器在下列情况下会出现过流：1.负载尤其是电动机启动时的冲击；2.输出侧短路；3.自身工作不正常，如逆变桥臂中某个IGBT损坏、上下桥臂同时导通，形成短路等。二、电流数据的采集与过流、过载保护逆变器的内部过流保护一般依靠IGBT的驱动模块或IPM的内部电流检测电路来实现，其原理是检测IGBT或IPM导通时的管压降，当器件故障时，管压降会发生变化，根据变化来判断是否过流并采取保护措施。二、电流数据的采集与过流、过载保护逆变器的过载是当输出超过其自身的输出能力时，称为过载，逆变器的过载检测也是依靠输出侧的电流传感器或输入侧的直流电流传感器。一般情况下逆变器的过载保护为反时限特性，即设定过载电流为额定电流的1.5倍持续1min后保护。03.温度的测量采集与过热保护三、温度的测量采集与过热保护

IGBT工作时，会产生各种损耗，这些损耗以热量的形式通过散热器向外传送。因此散热器温升相对升高，半导体器件工作在较高的温度环境下，性能、寿命、可靠性等都受到影响，而且超过其结温的限值(150℃)将使其损坏。因此需要对IGBT进行过热保护。三、温度的测量采集与过热保护

25T(G)型客车使用的逆变器开关频率比较高，靠散热器的自然冷却有一定的难度，因此大都采用风扇强迫冷却，当散热器的温度达到一定值时，风扇才启动。图4为温度检测电路框图。图4温度检测电路框图三、温度的测量采集与过热保护除上述保护功能外，逆变器还有其他一些保护功能，如功率器件短路、接触器故障、内部故障等保护功能。