[实用新型]一种变流器中I型三电平母线中点电压自动均衡电路

说明书

本实用新型属于电力电子变流器技术领域，公开了一种变流器中I型三电平母线中点电压自动均衡电路，包括：输入软起装置、由母线电容C1和母线电容C2串联的串联支路、自动均衡电路、I型NPC三电平桥臂和输出滤波器；自动均衡电路包括功率器件IGBT5、功率器件IGBT6、变压器TR1、电容C3和电容C4。本实用新型实现了能够实时自动对母线电容中点电压进行动态均衡调整，使得DC/AC输出正负半周波形更加对称。

技术领域

本实用新型属于电力电子变流器技术领域，尤其涉及一种变流器中I型三电平母线中点电压自动均衡电路。

背景技术

随着近些年高校/科研单位/高新企业对多电平技术的不断研究和突破，多电平电路越来越多的应用在DC/AC产品中。I型三电平DC/AC逆变电路作为一款比较经典实用多电平电路拓扑，因其具有较好的输出波形正弦度、较低谐波含量、较低的电压应力、较低EMI输出等优点，在很多交流传动产品、新能源离/并网发电装置、新能源汽车电驱电控产品中等等更为常见。然而，在实际应用中，由于I型三电平DC/AC逆变装置在采用PWM调制时，母线电容中点电压在存在失衡现象，造成了输出交流波形存在直流偏值，造成输出波形不对称，严重影响了机器的输出特性，对负载造成不良影响。因此，解决I型三电平电路母线中点不平衡的问题十分必要，且意义重大。

目前，针对二极管中点钳位的I型三电平逆变电路中出现的母线中点电压不平衡问题，常见的处理技术方法有以下几种：1)在上下直流母线电容排上并联均压电阻；2)外加独立的DC/DC变流器装置或功能模块；3)借助母线中点电压采样，通过优化软件算法在线调整。

这些已有的常见技术在母线中点电压不平衡问题上虽然取得了一定的成效，但是基于各自固有的电路特征及控制特点，都存在一些不足。

1)在上下直流母线电容排上并联电阻：在I型三电平逆变电路中，采用在上下直流母线电容排上并联电阻，在一定程度上可以减小因母线电容内部寄生参数离散型而造成的中点电压偏移，但是这种方法无法实现动态调整，而且受制于电阻的精度，因此对母线中点电压不平衡问题的解决成效十分有限，而且还存在一定的阻性耗能。

2)外加独立的DC/DC变流器装置或功能模块：该方法虽然可以较好的解决I型三电平母线中点电压不平衡的问题，但是外加电路器件较多，需要独立功率回路和控制电路，会造成机器成本高、体积大、系统复杂，而且还会造成较大的功率损耗。

借助母线中点电压采样，通过优化软件算法在线调整：该技术方法虽然所需外围器件较少，但是对母线中点电压采样的精度要求较高，控制环路算法也较为复杂。另外，在母线中点电压采样受到干扰时，机器工作将会异常，有可能产生更坏的效果；在机器运行在开关机过程/切换负载过程等某些状态下，无法实现可靠有效的调整。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种变流器中I型三电平母线中点电压自动均衡电路，能够实时自动对母线电容中点电压进行动态均衡调整，使得DC/AC输出正负半周波形更加对称。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种变流器中I型三电平母线中点电压自动均衡电路，包括：输入软起装置、由母线电容C1和母线电容C2串联的串联支路、自动均衡电路、I型NPC三电平桥臂和输出滤波器；直流输入端连接输入软起装置，所述串联支路并联在直流输入端之间，自动均衡电路连接在直流输入端之间，并与母线电容C1和母线电容C2的连接点连接，I型NPC三电平桥臂连接在直流输入端之间，并与自动均衡电路连接，输出滤波器与I型NPC三电平桥臂的电压输出端连接，以及与母线电容C1和母线电容C2的连接点连接；