[发明专利]一种直流母线电容均压方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流母线电容均压方法及装置，属于电力电子技术领域。

背景技术

随着石油、煤炭等资源的不断减少，以及全球气候变暖的严峻形势，节能、环保已经成为目前社会一个重要的课题，为了这个目的，越来越多的电力电子设备用于人们的生产生活中。大容量电容在电力电子设备中一般会出现在直流母线上作为滤波电容，出于母线电压高或设备采用三电平拓扑等原因，很多产品会把额定电压较低的电容串联后接到母线上，从而满足高母线电压的要求或是为三电平拓扑提供中点电压。由于电容自身都存在一定的漏电流，等效于有一个电阻与电容并联，该电阻我们称为绝缘电阻，如果不做处理直接把电容串联后接到母线上，由于每个电容的绝缘电阻都有一定的差异，会导致串联的电容两端电压出现不平衡现象，特别是当使用时间长或者环境改变后，绝缘电阻会变得更加不对称，从而可能出现更严重的不平衡电压，而导致其中一个电容承受的电压过高而损坏。

如图1所示，电容C1、C2串联后并联于母线上，电容C1、C2一般为相同型号的电容，Rp、Rq分别为两个电容的绝缘电阻（为了方便理解电容C1、C2的绝缘电阻Rp、Rq，本申请的说明书附图中均将绝缘电阻Rp、Rq如图1一样表示了出来，实际的电路图中是不存在的，其绝缘电阻Rp、Rq为电容C1、C2内部电阻），如果不加任何措施，那么电容C1、C2的两端电压U1、U2的值取决于绝缘电阻Rp、Rq，即U1= Rp /（Rp+Rq），U2= Rq /（Rp+Rq）,虽然C1、C2为相同型号电容，但是无论哪种电容其不同个体绝缘电阻都会存在一定的差异，即Rp≠Rq,导致U1≠U2,从公式中可知，Rp、Rq差异较大，就会造成U1、U2的电压差较大，那就必须选择耐压较高的电容，这样就失去了串联的意义，现有技术一般在C1、C2两端各自并联一个电阻R1、R2，电阻R1、R2的阻值根据所使用的电容等效电阻的最小估算值选择其1/5或更小，从而使U1、U2的值取决于R1、R2，从而达到均压的目的，这种方式有时需要选择阻值较小R1、R2，在母线电压较高的时候，在R1、R2上就会产生不小的功耗，并且均压效果也需取决于所选R1、R2电阻的精度。当应用到如光伏逆变器中时，其母线电压一般都很高，有的可达到1000V，这样在均压电阻上会产生较大的功率损耗，降低效率，而且由于较大的功率损耗不得不选择功率很大的电阻，增大了体积和成本，且由于功率电阻的误差（大功率电阻精度一般较差），均压效果不一定理想。

为了解决上述问题，一份中国专利申请（申请号：201310271104.1，公开日为2013-10-2）公开了一种低损耗串联电容均压装置，将两MOS管Q1和Q2与电容器组C1和C2并联，再将一电阻R1与电容器组C1和C2的中点电连接，从而实现串联电容均压设置。但该技术方案由于MOS管的开通阀值的存在，必然导致中点不可能完全平衡，存在一定净差。另外由于MOS管驱动需要有一定的驱动功率，该技术方案的MOS管驱动源为高阻抗，会影响其响应速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种直流母线电容均压方法及装置，其具有功率损耗低，均压效果显著，成本低且体积小的优点。

本发明采用以下技术方案：

一种直流母线电容均压方法，所述直流母线电容包括串联后并联于直流母线正、负

极之间的第一电容、第二电容，第一电容和第二电容的电容大小相等，第一电容的一端与直流母线正极连接，第二电容的一端与直流母线的负极连接，设置分别与第一电容、第二电容并联的第一支路、第二支路，根据所述第一电容与第二电容的中点电压以及母线电压，对第二支路的电阻进行自适应调整，使得第一电容两端电压和第二电容两端电压相等。

上述技术方案中，对第二支路的电阻调整可利用现有的膜式、线绕式等可变电阻器实现，为了能使中点电压达到完全平衡，进一步地，本发明通过以下方法实现对第二支路的电阻进行调整：在第二支路中设置一个三极管或一个MOS管，所述三极管/MOS管的集电极/漏极连接第一电容与第二电容的中点，所述三极管/MOS管的发射极/源极连接直流母线的负极，通过对所述三极管/MOS管的发射极/源极输入不同的驱动电压，使得所述三极管/MOS管的电阻改变，进而改变第二支路的电阻。