[实用新型]一种五电平变流器预充电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种五电平变流器主电路拓扑结构中稳压电容器的预充电电路，特别是一种能防止变流器启动时稳压电容器充电电流过大，并使电容器端电压达到其工作电压的预充电电路。

背景技术

目前，公知的五电平变流器拓扑结构有多种，本实用新型设计的预充电电路适用于有源中点钳位型(ANPC)变流器拓扑结构。该拓扑结构具有适合高压大容量电机拖动、高压输电场合，逆变出的波形谐波含量少，开关频率低等优点。但该变流器正常工作的必要条件是需要拓扑结构中的稳压电容器工作时电压达到一定值并且保持稳定，这就需要变流器在启动前对稳压电容器进行预充电。

但在电容器初始电压为零时直接对其进行充电，电容器相当于短路，充电电流过大，会导致电容器及开关器件的损坏，这就需要专门的预充电电路对电容器进行预充电。目前国内尚未见到有源中点钳位型(ANPC)五电平变流器拓扑结构的预充电电路设计方案。

发明内容

本实用新型目的是要提供一种适用于有源中点钳位型(ANPC)五电平变流器拓扑结构的预充电电路，解决该变流器拓扑结构直接充电造成的过电流问题，并将电容器电压充至工作电压值。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：有源中点钳位型(ANPC)变流器主电路拓扑结构由整流环节、直流环节、逆变环节三部分组成。整流环节由三相不可控二极管整流电路实现，与直流环节相接；直流环节由两个串联的稳压电容器构成，并联于三相逆变环节，为逆变环节提供稳定的电平电压值；逆变环节由三个桥臂组成，每相桥臂均由十二个自带续流二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和一个稳压电容器组成，按照有源中点钳位型拓扑结构连接，并以特定的触发方式开通绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，产生五个不同幅值的电平。每相桥臂的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)连接方式具体描述为：该相的第一、二、九、十、十一、十二、七、八绝缘栅双极型晶体管(IGBT)顺序依次串联后与直流环节并联，在第十、十一绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的连接点引出该相的出线与电机相连，第三、四、五、六绝缘栅双极型晶体管(IGBT)顺序依次串联后与第九、十、十一、十二绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联成的整体并联，在第四、五绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的连接点引出中点钳位线与直流环节两串联稳压电容器的连接点相接，该相的稳压电容器与第十、十一绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联成的整体并联。其它两相桥臂与上述结构相同。正常工作时直流环节的两串联稳压电容器各承受二分之一的直流环节电压值，为三相桥臂所共用，每相各自的稳压电容器均承受四分之一的直流环节电压值。

为限制电容器的预充电电流，在整流环节与直流环节之间串联了限流电阻，并用常开接触器将限流电阻并联；为使直流环节的两个稳压电容器电压充至工作电压值，在直流环节并联了由两个阻值很大且相同的电阻串联而成的分压电路，两稳压电容器分别并联在其中一个分压电阻上；为使三相桥臂各自的稳压电容器电压充至工作电压值，在直流环节并联了由两个分压电阻和一个常闭接触器串联而成的分压电路，这两个分压电阻之间阻值是三倍的关系；将第一相稳压电容器正极通过常闭接触器接在阻值小的分压电阻的高压端，负极通过常闭接触器接在阻值小的分压电阻的低压端，将第二相稳压电容器正极通过常闭接触器接在第一相稳压电容器正极，负极通过常闭接触器接在第一相稳压电容器负极，将第三相稳压电容器正极通过常闭接触器接在第二相稳压电容器正极，负极通过常闭接触器接在第二相稳压电容器负极。本实用新型的有益效果是：通过可靠的硬件电路实现了对稳压电容器预充电电流大小的限制，并将稳压电容器充电至工作所需状态，结构简单，达到了本实用新型的目的。

附图说明

图1是本实用新型适用的有源中点钳位型(ANPC)变流器拓扑结构图。

图2是使用本实用新型进行预充电的有源中点钳位型(ANPC)变流器拓扑结构图。

图2中：D1～D6为不可控整流二极管，Sa1～Sa12为a相桥臂的12个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，Sb1～Sb12为b相桥臂的12个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，Sc1～Sc12为c相桥臂的12个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，R1为限流电阻，R2～R5为分压电阻，C1～C5为稳压电容器，KA1为常开接触器，KA2～KA8为常闭接触器，M1为三相电机。

具体实施方式