[发明专利]一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路有效
申请号: | 201410815252.X | 申请日: | 2014-12-23 |
公开(公告)号: | CN104578869A | 公开(公告)日: | 2015-04-29 |
发明(设计)人: | 高聪哲;刘向东 | 申请(专利权)人: | 北京理工大学 |
主分类号: | H02M7/487 | 分类号: | H02M7/487 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100081 北京市*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 直流 母线 电容 三相 电平 变换器 电路 | ||
技术领域
本发明涉及一种多电平变换器,特别涉及一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路,属于电力设备技术领域。
背景技术
大容量、高电压、高可控性和信息化是功率变换技术的发展潮流,高电压大容量多电平变换器越来越广泛的应用于工业生产和生活当中,正在迅速取代传统的基于低频晶闸管的变换器,尤其在电力无功补偿、直流输电和高压电机驱动方面。多电平变换器较传统两电平变换器在承受电压和提高容量方面有极大发展,同时多电平变换器输出电压dv/dt小,等效开关频率高,尤其是基于H桥结构的级联多电平变换器,模块性好,系统冗余度高,是当前中压领域中应用较为广泛的多电平拓扑结构;近些年迅速发展的模块化多电平拓扑结构在直流输电方面也获得了成功应用;在电机驱动方面,除了应用广泛的级联多电平逆变电路之外,常规二极管电位多电平、中点箝位多电平变换器也获得一定的应用。整体上多电平变换器发展呈现出欣欣向荣的态势。
然而在上述两大类多电平变换器拓扑当中,每种结构也都有显著的不足:
对于H桥级联拓扑和模块化多电平拓扑结构,由于每个级联的单元直流侧电容处于悬浮状态,由于实际电路参数差异、功率开关驱动脉冲延时等不理想因素,造成各个单元的直流侧电容电压出现不平衡的情况。这是这类多电平变换器拓扑的一个关键问题。通过专门软件控制可以在稳态下实现这类多电平拓扑的电容均压控制,但是大大增加了控制复杂度。
对于常规二极管箝位多电平变换器拓扑,由于箝位二极管电路较为复杂,在变换器电平数比较低时电路比较简洁,但是随着电平数的增加,箝位二极管数目迅速增加,并且模块性很差,整个电路连接错综复杂,在实际工程中大大增加工程实现复杂度,并降低可靠性。另外常规二极管箝位多电平 变换器在电平数目增加后,箝位电容数目也会增加,而每个电容的电压也需要进行专门控制,增加工程实现的难度,这些都是常规二极管箝位多电平变换器拓扑的关键问题。
文献:最少电压传感器的二极管箝位模块化多电平变换器直流电容自均压方法(Congzhe Gao,Xinjian Jiang,Yongdong Li,et al.A DC-link Voltage Self-balance Method for Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors,IEEE Transactions on Power Electronics,vol 28,no.5pp:2125-2139,May 2013.)和一种新型自均压二极管箝位级联有源滤波器(高聪哲,姜新建,李永东.一种新型自均压二极管箝位级联有源滤波器.电力系统自动化,第36卷,第12期,pp:94-100,2012.)对一种有新型二极管箝位的多电平变换器进行了研究,但是电路只能单一方向均压,不能实现双向均压,需要能量反馈电路或者软件算法来进行专门控制,均压能力差;同时三相阀体星型连接,不具备直流母线,不利于负序分量处理,也不能用于电机驱动等场合,实用性受到限制。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路,该电路具有电压自动均衡、结构简单、模块性好的特点。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路,包括公共直流母线、电容和三相电容自均压多电平逆变电路;三相电容自均压多电平逆变电路与公共直流母线直接相连,公共直流母线的正负极间通过电容相连;所述三相电容自均压多电平逆变电路由三相电容自均压阀体组成,三相电容自均压阀体并联后与公共直流母线相连。
作为优选,所述电容为1个电容或2个以上电容相串联构成的电容组,电容正极连接公共直流母线正极,电容负极连接公共直流母线负极。
作为优选,所述三相电容自均压阀体,包括三个结构相同的电容自均压阀体,每个阀体由6个连接电感,一个中间二极管和左右两组准对称串联功率单元结构;
所述左右两组准对称串联功率单元结构中每组结构包含N个功率单元,N为大于零的偶数;
每个功率单元含有两个上下串联的功率开关(桥臂)、一个电容、与一个二极管;桥臂两端与电容两端并联构成半桥电路;
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