[发明专利]用于功率变流器母线电容的放电控制方法

说明书

本发明公开了一种用于功率变流器母线电容的放电控制方法，包含步骤11：通过控制器判断功率变流器的工作状态以及功率变流器的主断路器的状态，当功率变流器的工作状态为放电状态且主断路器的状态为断开时，输出多个脉冲控制信号至对应的多个功率半导体开关组；步骤12：多个脉冲控制信号分别对应地控制多个功率半导体开关组导通和关断，以使母线电容的正极端和负极端之间在至少一预设时间内形成放电回路，进而使母线电容放电。本发明的放电控制方法通过桥臂与母线电容形成短路回路，将母线电容能量消耗在功率器件上，有效控制放电电流峰值和放电速率且无需增加额外放电元件。

技术领域

本发明涉及一种母线电容的放电控制方法，具体地说，尤其涉及一种用于功率变流器母线电容的放电控制方法。

背景技术

随着现代工业的发展，中压大功率变流器广泛应用于钢铁冶金、石油化工、轨道交通等工业生产场合。

中压大功率变流器在应用中也发现了一些问题:功率变流器系统在正常停机或故障停机时，需快速将高达十几kV的母线电压卸放，以保证相关人身安全或防止功率变流器系统的故障扩大化。传统的母线电容放电方案采用高压继电器串联放电电阻后并联到直流母线电容的两端，当母线电容需要放电时，控制高压继电器导通，使得母线电容通过放电电阻进行放电。在上述方案中，需选用相应高耐压的继电器，而且继电器低压控制端也需做相应的安全隔离、绝缘措施，这将增加了功率变流器系统的成本和复杂度。在上述方案中，放电电阻的选择也难以在放电电阻的功耗和放电时间上两者兼顾。当放电电阻的阻值过小时，要求放电电阻的功耗足够大；当放电电阻的阻值过大时，放电的时间过长，从而增加功率变流器系统的调试和检修等待的时间。当功率变流器系统故障时，也可能导致功率变流器系统的故障扩大化。

目前，母线电容的放电方法大致分为以下两种模式：

(1)直流放电模式：开关元件和放电元件串联后并联到直流母线电容的两端，正常运行时，开关元件断开；变换系统停机或故障时，开关元件导通以卸放母线电容上的电能。选择开关元件时，需考虑开关元件的耐压及低压控制端的安全绝缘问题。选择放电元件时，需要考虑放电元件的功率损耗和放电时间等要求。这种模式需要额外增加耐高压的开关元件和功耗要求较大的放电元件，增加了系统成本、体积和复杂度。

(2)交流放电模式：该模式通过对逆变侧功率器件进行调制，将母线电容的电能转移到逆变器的交流输出端，通过相应负载进行放电。根据负载类型的不同，可以分为阻性负载放电、感性负载放电、容性负载放电以及它们的组合方式。交流放电模式不增加额外的交流负载，往往通过功率变流器系统拓扑自身的LC滤波回路(电感的DCR和电容的ESR)来消耗能量。这种模式的放电能力有限，且放电时间较长。

为了克服上述缺陷，因此急需开发一种新型的用于功率变流器母线电容的放电控制方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种用于功率变流器母线电容的放电控制方法，所述功率变流器包括并联连接的桥臂和母线电容，所述桥臂包括多个功率半导体开关组，其中，所述放电控制方法包含如下步骤：

步骤11：通过控制器判断所述功率变流器的工作状态以及所述功率变流器的主断路器的状态，当所述功率变流器的工作状态为放电状态且所述主断路器的状态为断开时，输出多个脉冲控制信号至对应的所述多个功率半导体开关组；以及

步骤12：所述多个脉冲控制信号分别对应地控制所述多个功率半导体开关组导通和关断，以使所述母线电容的正极端和负极端之间在预设时间内形成放电回路，进而使所述母线电容放电。

上述的用于功率变流器母线电容的放电控制方法，其中，多个所述脉冲控制信号的脉冲宽度全部交叠或部分交叠，所述交叠时间为所述预设时间。

上述的用于功率变流器母线电容的放电控制方法，其中，所述预设时间为可调值。