一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其中，每個(gè)功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括：均壓電阻、可控開關(guān)以及自取電控制系統(tǒng)。由于自取電控制系統(tǒng)的可控開關(guān)與每個(gè)功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)相關(guān)聯(lián)，因此，在預(yù)充電過程中，每個(gè)功率模塊的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入，可以有效控制鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)直流電壓均衡；預(yù)充電結(jié)束后，功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出，功率模塊逆變橋中功率器件的動(dòng)態(tài)均壓系統(tǒng)投入，從而最大程度上降低鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗，提高效率。
【專利說明】一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K靜態(tài)均壓系統(tǒng)，應(yīng)用于需要鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯容^高耐壓水平的電力電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌髟陬A(yù)充電過程中，流過串聯(lián)功率模塊的電流是相同的。如果功率模塊的元器件參數(shù)完全一致，理論上所有功率模塊的電壓在預(yù)充電過程中是同步上升并保持一致的，充電結(jié)束后也會(huì)達(dá)到相同的直流電壓Udc。但實(shí)際上，元器件不可避免的存在各種差異，從而造成功率模塊內(nèi)的損耗并不完全一致。
[0003]實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，在預(yù)充電過程中，由開關(guān)電源等恒功率負(fù)載產(chǎn)生的功耗占據(jù)了功率模塊總損耗中的主要部分，也就是說，功率模塊在預(yù)充電過程中的損耗可近似認(rèn)為是開關(guān)電源等恒功率負(fù)載產(chǎn)生的。鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K之間小幅的恒功率負(fù)載損耗差異就會(huì)導(dǎo)致功率模塊的直流電壓之間出現(xiàn)顯著的不平衡。在預(yù)充電啟動(dòng)后一定時(shí)間內(nèi)，功率模塊的直流電壓會(huì)逐漸發(fā)散，一部分功率模塊的直流電壓持續(xù)下降，而另一部分功率模塊的直流電壓則會(huì)繼續(xù)上升，從而導(dǎo)致功率模塊直流電壓失穩(wěn)。功率模塊的直流電壓低于開關(guān)電源的啟動(dòng)電壓時(shí)，會(huì)影響功率模塊甚至鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯恼＿\(yùn)行，而功率模塊直流電壓的持續(xù)上升很容易造成直流電容和電力電子器件因過壓損壞，這對(duì)于高壓大容量的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌髟O(shè)備是非常危險(xiǎn)的。
[0004]對(duì)于鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K，最有效的靜態(tài)均壓電路是在功率模塊直流電容的兩端并聯(lián)均壓電阻，該方法簡(jiǎn)單易行，但并聯(lián)均壓電阻始終處于工作狀態(tài)，無形中增加了鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，能夠在有效控制鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K靜態(tài)直流電壓均衡的同時(shí)，最大程度上降低鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗，提高效率。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，所述靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括均壓電阻、可控開關(guān)以及自取電控制系統(tǒng)，其特征在于:
[0008]所述均壓電阻與可控開關(guān)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路與功率模塊中母線電容并聯(lián)；
[0009]所述自取電控制系統(tǒng)包括一個(gè)或一組電阻、穩(wěn)壓管、濾波電容以及光電耦合元器件組成，
[0010]其中，所述穩(wěn)壓管、光耦合元器件以及濾波電容并聯(lián)形成一并聯(lián)支路；
[0011]所述一個(gè)或一組電阻與所述并聯(lián)支路串聯(lián)形成自取電控制系統(tǒng)；
[0012]所述自取電控制系統(tǒng)與所述功率模塊中的母線電容并聯(lián)；[0013]所述自取電控制系統(tǒng)中的所述一個(gè)或一組電阻與所述穩(wěn)壓管的節(jié)點(diǎn)與所述可控開關(guān)的控制端連接。
[0014]本發(fā)明還優(yōu)選以下方案:
[0015]所述自取電控制系統(tǒng)中的穩(wěn)壓管與所述可控開關(guān)之間還串聯(lián)一分壓限流電阻。
[0016]所述光電耦合元器件的控制信號(hào)為本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)。
[0017]所述光電耦合元器件對(duì)本可控開關(guān)的柵極電壓VGE進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了所述功率模塊靜態(tài)均壓系統(tǒng)的可控開關(guān)和本功率模塊直流聞壓電路的隔尚。
[0018]本申請(qǐng)還公開了一種基于前述靜態(tài)均壓系統(tǒng)的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K，其特征在于:
[0019]所述功率模塊均包括:逆變橋、母線電容、開關(guān)電源和靜態(tài)均壓系統(tǒng)；
[0020]所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋交流側(cè)為所述功率模塊的輸入端，所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋直流側(cè)為所述功率模塊的母線電容；
[0021]所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸入端與所述功率模塊中的母線電容或功率模塊的輸入端連接，所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸出端為所述功率模塊的就地控制板。
[0022]一種包括前述功率模塊的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鳎涮卣髟谟?
[0023]所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌饔扇贩謩e接入三相電網(wǎng)側(cè)的鏈?zhǔn)焦β誓K組成，每一路鏈?zhǔn)焦β誓K均包括兩個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率模塊。
[0024]所述光電耦合元器件的控制信號(hào)為本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào):預(yù)充電過程中，所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常開，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入；當(dāng)預(yù)充電結(jié)束后，本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常閉，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出。所述光電耦合元器件對(duì)本可控開關(guān)的柵極電壓VGE進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了所述功率模塊靜態(tài)均壓系統(tǒng)的可控開關(guān)和本功率模塊直流高壓電路的隔離。
[0025]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其中，每個(gè)功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括:均壓電阻、可控開關(guān)以及自取電控制系統(tǒng)。由于自取電控制系統(tǒng)的可控開關(guān)與每個(gè)功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)相關(guān)聯(lián)，因此，在預(yù)充電過程中，功率模塊的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入，可以有效控制鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)直流電壓均衡；預(yù)充電結(jié)束后，功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出，功率模塊逆變橋中功率器件的動(dòng)態(tài)均壓系統(tǒng)投入，從而最大程度上降低鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗，提聞效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為靜態(tài)均壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3自取電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清除、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，并不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，能夠在有效控制鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K靜態(tài)直流電壓均衡的同時(shí)，最大程度上降低鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗，提高效率。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明公開的一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)。其中，鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌饔扇贩謩e接入三相電網(wǎng)側(cè)的鏈?zhǔn)焦β誓K組成，每一路鏈?zhǔn)焦β誓K均包括兩個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率模塊。其中:
[0032]每個(gè)功率模塊均包括:逆變橋、母線電容C、開關(guān)電源、靜態(tài)均壓系統(tǒng)。其中:
[0033]每個(gè)功率模塊中的逆變橋交流側(cè)為本功率模塊的輸入端，每個(gè)功率模塊中的逆變橋直流側(cè)為本功率模塊的母線電容C ；
[0034]每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸入端與本功率模塊中的母線電容C或本功率模塊的輸入端連接，每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸出端為本功率模塊的就地控制板。
[0035]如圖2所示，每個(gè)功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括:均壓電阻R1、可控開關(guān)Ql以及自取電控制系統(tǒng)。其中:
[0036]所述均壓電阻Rl以及與本均壓電阻Rl串聯(lián)的可控開關(guān)Ql的串聯(lián)支路與本功率模塊中母線電容C并聯(lián)。
[0037]如圖3所示，所述自取電控制系統(tǒng)由一個(gè)或一組電阻R21、與本電阻串聯(lián)的穩(wěn)壓管D2、與本穩(wěn)壓管D2并聯(lián)的濾波電容C2以及與本穩(wěn)壓管D2并聯(lián)的光電耦合元器件0C2組成，所述自取電控制系統(tǒng)與本功率模塊中母線電容C并聯(lián)。其中:
[0038]所述穩(wěn)壓管D2為本可控開關(guān)Ql提供柵極電壓VGE。優(yōu)選地，所述自取電控制系統(tǒng)中的穩(wěn)壓管D2與本可控開關(guān)Ql之間串聯(lián)一定大小的分壓限流電阻R22。
[0039]所述光電耦合元器件0C2的控制信號(hào)為本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào):預(yù)充電過程中，所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常開，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入；當(dāng)預(yù)充電結(jié)束后，本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常閉，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出。所述光電耦合元器件0C2對(duì)本可控開關(guān)Ql的柵極電壓VGE進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了所述功率模塊靜態(tài)均壓系統(tǒng)的可控開關(guān)和本功率模塊直流高壓電路的隔尚。
[0040]本申請(qǐng)還公開了一種基于前述靜態(tài)均壓系統(tǒng)的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K，所述功率模塊均包括:逆變橋、母線電容、開關(guān)電源和靜態(tài)均壓系統(tǒng)；所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋交流側(cè)為所述功率模塊的輸入端，所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋直流側(cè)為所述功率模塊的母線電容；所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸入端與所述功率模塊中的母線電容或功率模塊的輸入端連接，所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸出端為所述功率模塊的就地控制板。
[0041]一種包括前述功率模塊的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌?，所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌饔扇贩謩e接入三相電網(wǎng)側(cè)的鏈?zhǔn)焦β誓K組成，每一路鏈?zhǔn)焦β誓K均包括兩個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率模塊。
[0042]在本申請(qǐng)中，所述光電耦合元器件的控制信號(hào)為本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào):預(yù)充電過程中，所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常開，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入；當(dāng)預(yù)充電結(jié)束后，本功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常閉，本功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出。所述光電耦合元器件對(duì)本可控開關(guān)的柵極電壓VGE進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了所述功率模塊靜態(tài)均壓系統(tǒng)的可控開關(guān)和本功率模塊直流高壓電路的隔尚。
[0043]從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)公開的一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其中，每個(gè)功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括:均壓電阻、可控開關(guān)以及自取電控制系統(tǒng)。由于自取電控制系統(tǒng)的可控開關(guān)與每個(gè)功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)相關(guān)聯(lián)，因此，在預(yù)充電過程中，功率模塊的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入，可以有效控制鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)直流電壓均衡；預(yù)充電結(jié)束后，功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出，功率模塊逆變橋中功率器件的動(dòng)態(tài)均壓系統(tǒng)投入，從而最大程度上降低鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞯膿p耗，提聞效率。
[0044]本發(fā)明 申請(qǐng)人:結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng),其特征在于: 所述靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括均壓電阻，將所述均壓電阻并聯(lián)在所述功率模塊的兩端。
2.一種鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，所述靜態(tài)均壓系統(tǒng)包括均壓電阻、可控開關(guān)以及自取電控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述均壓電阻與可控開關(guān)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路與功率模塊中母線電容并聯(lián)； 所述自取電控制系統(tǒng)包括一個(gè)或一組電阻、穩(wěn)壓管、濾波電容以及光電耦合元器件組成， 其中，所述穩(wěn)壓管、光耦合元器件以及濾波電容并聯(lián)形成一并聯(lián)支路； 所述一個(gè)或一組電阻與所述并聯(lián)支路串聯(lián)形成自取電控制系統(tǒng)； 所述自取電控制系統(tǒng)與所述功率模塊中的母線電容并聯(lián)。 所述自取電控制系統(tǒng)中的所述一個(gè)或一組電阻與所述穩(wěn)壓管的節(jié)點(diǎn)與所述可控開關(guān)的控制端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其特征在于: 所述自取電控制系統(tǒng)中的穩(wěn)壓管與所述可控開關(guān)之間還串聯(lián)一分壓限流電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其特征在于: 所述光電耦合元器件的控制信號(hào)為所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)均壓系統(tǒng)，其特征在于: 所述光電耦合元器件能夠?qū)λ隹煽亻_關(guān)的柵極電壓進(jìn)行控制。
6.一種包括權(quán)利要求1-5所述的靜態(tài)均壓系統(tǒng)的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌鞴β誓K，其特征在于: 所述功率模塊均包括:逆變橋、母線電容、開關(guān)電源和靜態(tài)均壓系統(tǒng)； 所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋交流側(cè)為所述功率模塊的輸入端，所述每個(gè)功率模塊中的逆變橋直流側(cè)為所述功率模塊的母線電容； 所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸入端與所述功率模塊中的母線電容或功率模塊的輸入端連接，所述每個(gè)功率模塊中的開關(guān)電源輸出端為所述功率模塊的就地控制板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多電平變流器功率模塊，其特征在于: 預(yù)充電過程中，所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常開，所述功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)投入；當(dāng)預(yù)充電結(jié)束后，所述功率模塊逆變橋中功率器件的解鎖信號(hào)為常閉，功率模塊中的靜態(tài)均壓系統(tǒng)退出。
8.一種包括權(quán)利要求6或7所述的功率模塊的鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌?，其特征在? 所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶兞髌饔扇贩謩e接入三相電網(wǎng)側(cè)的鏈?zhǔn)焦β誓K組成，每一路鏈?zhǔn)焦β誓K均包括兩個(gè)或兩個(gè)以上相互串聯(lián)的功率模塊。
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK103944434SQ201410193387
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】康成, 梅紅明, 劉樹, 劉建政, 王一, 韓義, 陳秋榮, 魏海軍, 王皆慶 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司, 張家港智電柔性輸配電技術(shù)研究所有限公司