[发明专利]一种三电平逆变器开关电源的供电及保护电路

说明书

技术领域

本发明专利属于三电平逆变领域，特别涉及一种三电平逆变器开关电源的供电及保护电路。

背景技术

能源是人类生存和发展的物质基础，在社会发展中起到关键性的作用，然而，随着社会经济的发展，一方面人们对能源的需求与日俱增，另一方面人们遭遇到了由能源短缺问题和能源消耗导致的环境污染问题引起的巨大挑战，新能源发电技术成为国内外寻求解决能源问题的研究热点。新能源发电技术正得到广泛的推广与应用。目前，大多数新能源发电均通过逆变形式并入电网。针对于大功率逆变系统，由于三电平逆变器具有耐压要求低，输出电压谐波小的特点，已经成为热门的研究对象。

通常用于三电平逆变器的开关电源有以下三种形式：

第一种就是与常用开关电源相同，开关电源用电是电网的交流电经过变压、整流后，接到开关电源输入端，因此开关电源的电压是相对稳定的，然而这种情况下，当电网及逆变器直流侧突然掉电，开关电源停止工作时，此时三电平逆变器可能还在工作，由于开关电源停止工作，可能系统保护程序还来不及运行，逆变器状态处于一种未知状态，给整个逆变器系统的安全带来威胁。

第二种就是三电平逆变器直流侧的电压直接接到开关电源的输入端，不再经过整流环节。但是由于这种情况下逆变器直流侧电压在系统刚开始工作时电压比较低，而逆变器正常工作时直流侧的电压比较高。因此逆变器的开关电源的输入端电压是不稳定的，这就要求三电平逆变器辅助电源系统的工作电压范围更宽。但是在实际的应用中，开关电源很难做到满足这么宽的输入电压要求，无法时刻满足系统功率需求，致使开关电源不能正常启动，或虽开关电源能启动，但达不到需要的宽输入电压范围，而且直流侧的高电压也给开关管的选择带来了困难。

第三种就是三电平逆变器直流侧电压的一个分压电容的两端直接接到开关电源的输入端，此种方案同样不再经过整流环节，在逆变器刚开始启动时同样受到开关电源输入电压不够高的问题。虽然和第二种方式相比较，正常工作时电压为仅其一半。但是，由于这种开关电源仅在一个直流侧分压电容上取电，在逆变器工作时，另一个分压电容上的电压会比较大。此时有可能会出现逆变器直流侧分压电容分压不均，造成逆变后的电能质量较低，甚至无法满足并网要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种三电平逆变器开关电源的供电和保护电路，该开关电源适用于三电平逆变器，该开关电源能够使三电平逆变器在正常工作时直流侧两个储能电容均压，电网掉电时把逆变器直流侧储能电容上的能量快速释放，开关电源在逆变器直流侧电压不高时采用电网交流电开启，在逆变器正常工作时采用逆变器直流侧储能电容上的直流电进行供电，最大输入电压仅为三电平逆变器直流侧电压的1/2，在逆变器主系统突然掉电后，开关电源仍能工作一段时间，保证了掉电后保护动作依然能可靠执行，提高了逆变器主系统的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的优化方案是：

一种三电平逆变器开关电源的供电及保护电路，该开关电源适用于三电平逆变器，供电及保护电路包括四个输入端、电阻均压单元、输入电压钳位单元、储能电容能量泄放单元；

四个输入端包括输入端DC+、输入端N、输入端DC-、输入端VAC；输入端DC+连接在三电平逆变器直侧流的正极，输入端N接在三电平直流侧两个串联储能电容形成的中心点，同时连接交流电网的地线，输入端DC-接在三电平直流侧的负极，输入端VAC接在交流电网的相线；

电阻均压单元包括电阻R4、电阻R9；电阻R4、R9均为1M/1W的碳膜电阻，电阻R4的第一端与所述输入端DC+相连接，电阻R4的第二端与电阻R9的第一端相连接，电阻R9的第二端和输入端DC-相连接；

电阻均压单元利用两个型号相同的电阻串联均压，每个电阻上分得的电压为逆变器直流侧电压的一半，由于在正常工作室，两个电阻等效于并接在两个储能电容的两端，使得三电平逆变器在正常工作时直流侧上两个串联的储能电容电压相等；