[实用新型]模块化多电平变流器的预充电电路

说明书

本实用新型公开了一种模块化多电平变流器的预充电电路。现有的一些方法不能直接将模块化多电平变换器的子模块电容电压充电至理论工作电压值附近，而且操作复杂，充电时间相对较长。本实用新型的预充电电路，包括直流电压源、二极管、限流电阻、第一开关、第二开关和馈流电阻；所述的直流电压源正极通过第一开关与二极管正极相连，二极管负极同时与馈流电阻和限流电阻一端相连，馈流电阻的另一端同时与直流电压源负极和模块化多电平变流器负极直流母线相连，限流电阻的另一端与模块化多电平变流器正极直流母线相连，第二开关与限流电阻并联。本实用新型可直接在预充电阶段将子模块电容电压值充至额定工作值附近，充电方法简单、快捷。

技术领域

本实用新型涉及模块化多电平变流器预充电领域，具体地说是一种应用于模块化多电平变流器的预充电电路。

背景技术

伴随着社会的进步与高速发展，人们对中高压大功率输用电设备的需求日益增加。近些年，因为电力电子技术的发展，使得功率开关器件制造工艺进一步完善，其耐压耐流水平进一步提高，从而使得功率开关器件在中高压、大功率场合中的应用成为可能。不过在较大功率等级下，功率开关器件开关频率的提高有限。在传统的两电平电压源型变换器无法满足高电压大功率等级要求且开关期间没有本质突破的前提下，多电平变换器应运而生，并以其优越的输出特性成为高压大功率领域的一种有效手段，其中模块化多电平变换器便是多电平变换器中最常见的一种，其已广泛应用于高压柔性直流输电、中高压配网领域等。

模块化多电平变换器的预充电环节是其正常运行的前提。若该环节操作不当或未完成，将导致模块化多电平变换器子模块中开关器件过电压或过电流，严重时会导致功率开关器件损坏或炸裂，危及周边设备的安全和人身安全。为此，如何实现模块化多电平变换器各子模块电容电压的预充电具有十分重要的意义。

模块化多电平变换器的预充电方式，可分为自励和他励两种方式。专利CN102170140A《一种模块化多电平换流器柔性直流输电系统启动方法》、专利CN101795057A《无需辅电直流电源的三相模块化多电平换流器起动方法》等所提及的预充电方式均为自励方式，但并不适应于在输出接无源负载场合下的模块化多电平变换器。为此，专利CN103595237A《一种模块化多电平换流器的子模块电容预充电方法》、专利CN103618333A《一种模块化多电平换流器的直流侧充电方法》等所提及的预充电方式均为他励方式，能适应于在输出接无源负载场合下的模块化多电平变换器，但这些方案并不能直接将模块化多电平变换器的子模块电容电压充电至理论工作电压值附近，而且操作复杂，充电时间相对较长。

为此，提出一种高可靠、高效率的模块化多电平变换器预充电电路，对模块化多电平变换器的应用与推广具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有模块化多电平变流器预充电方式效率相对较低、且操作复杂等特点，提供一种设计合理、低成本、高可靠性的模块化多电平变流器预充电电路。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：模块化多电平变流器的预充电电路，包括直流电压源DC、二极管VD、限流电阻R₂、第一开关S₁、第二开关S₂和馈流电阻R₁；

所述的直流电压源DC正极通过第一开关S₁与二极管VD正极相连，二极管VD负极同时与馈流电阻R₁和限流电阻R₂一端相连，馈流电阻R₁的另一端同时与直流电压源DC负极和模块化多电平变流器负极直流母线相连，限流电阻R₂的另一端与模块化多电平变流器正极直流母线相连，第二开关S₂与限流电阻R₂并联。

进一步地，模块化多电平变流器拓扑为单相模块化多电平变流器拓扑或三相模块化多电平变流器拓扑。

进一步地，所述的直流电压源DC为不可接受能量倒灌的电压源。