级联型高压变频器过流保护的缺陷分析及改进措施

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1、第35卷第5期华电技术V01．35No．52013年5月HuadianTechnologyMav．2013级联型高压变频器过流保护的缺陷分析及改进措施任涛(国电南自新能源科技有限公司，江苏南京211100)摘要：分析了目前级联型高压变频器过流保护回路存在的问题及过流保护误动的原因，论述了现有保护方案对变频器正常运行造成的损害。提出了将硬件保护改为软、硬件互为备用的新方案及改进型的全波傅里叶算法。工程实践表明，新过流保护可提高级联型高压变频器运行的可靠性。关键词：级联型高压变频器；过流保护；全波傅里叶算法中图分类号：

2、TM921．51文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013)05—0040—03厂凝结水泵变频器过流保护误动作就是由于电源模1级联型高压变频器过流保护方案的缺陷块损毁，导致参考电压为零，采样值大于零。变频器过流误动作跳闸事故对电厂安全、稳定2过流保护的改进方案运行会产生极大的影响。据统计，高压变频器80％的跳闸与过流有关，而其中相当一部分为误动作。鉴于原过流保护的缺陷，笔者提出以下几种改因此，如何准确判断过流保护是否需要动作成为电进方案。力系统13益关注的问题。(1)方案1：将原有的硬件保护改为软件保护。

3、2011年8月，新疆某电厂凝结水泵变频器因过具体措施是采集电流值和参考电压值，然后分别送流保护误动而发生意外跳机事故。该电厂选用国产人AD芯片CH1，CH2通道中；将AD出口信号送入的级联型高压变频器。现场可编程门阵列(FPGA)相应的端口；将参考电该变频器过流保护原理如图1所示，由电流霍压采样值存入FPGA自带的FlashROM中。为了提尔元件对变频器进线、出线电流采样。采样电流值高速度，每次只使用AD芯片的CH1通道，只要将转换为电压值，与参考电压(由1．5倍额定电流转采样得到的电压值与存入FlashROM中的

4、参考电压换而来)比较后送入复杂可编程逻辑器件(CPLD)值比较即可判断是否过流。进行判断。该方案较为简单，而且响应速度较快。由于变频器进线电流容易出现闪变现象，出线原有过流保护的设计缺陷在于：由于参考电压电流所含谐波成分较大，而作为过流保护的动作参是由电源模块提供，如果电源模块不能正常工作，参量是工频基波电流，为此保护涉及重要的算法——考电压就不可靠，整个过流保护也就不可靠。该电数字滤波。数字滤波要求滤去非周期分量、除基波V70120K／3296lrl__=上丘C711＼jⅢ＼图1原过流保护原理图以外的各高次谐波分

5、量直流分量以及衰减性直流分收稿日期：2013—01—27量，还要躲过闪变电流。第5期任涛：级联型高压变频器过流保护的缺陷分析及改进措施·41·(2)方案2：保留原有的保护，增加软件保护。波傅里叶算法、卡尔曼滤波算法、递推最小二乘算法具体措施是增加参考电压的检测，如果参考电压小及交流采样中开平方算法等。其中，全波傅里叶算于设定值，则启用软件保护。硬件保护和软件保护法能滤除所有整数次谐波分量且稳定性好，但是需经过异或逻辑判断后，直接励磁跳闸出口继电器。要1个周期的数据窗，若再加上过流保护判据和跳将AD芯片CH1通道能否

6、采集到参考电压值作为闸出口的延时，动作时间一般为1．0—1．5个周期，软件保护是否投入的判据，这样，即使参考电源模块响应速度较慢，不能满足过流速断的要求。半波傅损坏也不会导致过流保护误动作。如果软件判据成里叶算法只用0．5个周期的采样数据，响应快，但是立，同时可以将电源损坏的消息通知主控系统中断滤波能力弱，应用范围有限。卡尔曼滤波算法、递推函数报警，提高了变频器控制系统的自诊断能力。最小二乘法和交流采样中开平方算法都存在计算量电厂相关人员还可以在机组小修期间通知厂家更换过大的缺陷，在实际应用中具有较大局限性。电源模

7、块，保证过流保护的完备性。方案2的逻辑为了使过流保护快速动作，必须选择数据窗较图如图2所示。短的快速算法。这不但是过流保护快速性的要求，而且由于数据窗跨越故障前、后，即1个数据窗包含部分故障前的数据和部分故障后的数据，滤波计算得到的不是真实的数据，数据窗越长，出现的伪计算匝f～]速断结果越多，可能引起过流保护不正确动作。对几种算法进行分析筛选后，笔者采用了一种匿改进型的全波傅里叶算法。该算法计算简单、数据窗短(只用到1个基频周期的12个采样点)，不需图2方案2逻辑图要增加额外的采样点，只需要对采样序列进行奇偶方案2

8、具有以下优点：分列并分别进行傅里叶计算，就能有效消除谐波分1)在电源模块没有损坏的条件下，保持了硬量、直流分量和衰减直流分量的影响，试验表明，该件保护的快速性。算法对基波分量的提取效果明显。-2)在电源模块损坏的条件下，理论上彻底消改进的傅里叶全波算法是：每个周期等间隔采除了原保护误动的可能性。样12个点，得到序列项(k)(k=0，1，2，⋯，11)，3)增