[发明专利]两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路以及变换器

说明书

本发明提供了两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和缓冲电阻，第一开关的一端与正母线连接，第一开关的另一端与缓冲电阻的一端连接，缓冲电阻的另一端用于与第一飞跨电容的正极连接，第二开关的一端用于与第一飞跨电容的负极连接，第二开关的另一端用于与第一电容单元连接，第三开关用于与第二飞跨电容的负极连接，第四开关的一端与第三开关连接，第四开关的另一端与负母线连接，第一开关至第四开关闭合形成充电回路用于对第一飞跨电容和第二飞跨电容进行预充电。本发明的预充电电路通过闭合第一开关至第四开关形成充电回路对第一飞跨电容和第二飞跨电容充电，结构简单。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路以及变换器。

背景技术

两相交错飞跨电容三电平变换器常用于储能系统中，以实现能量在储能设备及直流电网间的双向变换。一般在变换器的系统运行前，需要对变换器中的飞跨电容进行预充电至输入电压值的一半，完成软启动运行，避免电路拓扑中的功率半导体器件在导通的瞬间出现过压损坏。

相关技术中，常用的软启动方式包括两大类，第一种是增设外部充电电源，利用外部电源为飞跨电容单独充电，飞跨电容的电压值达到输入侧电压一半时，停止对飞跨电容充电，并将外部增设的预充电电路从变换器的主电路中切除，完成变换器系统的软启动；第二种是直接利用电网或储能设备的能量对飞跨电容进行预充电，需要对电路拓扑进行改进，增加软启动开关，通常需要在飞跨电容与主电路的连线中增加开关或功率半导体器件。第一种方式实现简单但是需要增加额外的预充电电路，导致变换器系统的设计和结构复杂化，第二种方式所增加的开关或者功率半导体器件在软启动完成后成为电路拓扑的一部分，因此对增加的开关或功率半导体器件的功率等级有要求，长期以往会影响变换器系统的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路，无需更改变换器自身的结构，能够实现同时对所有飞跨电容进行预充电，且结构简单。

本发明是这样实现的，一种两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路，包括：

第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及缓冲电阻，所述第一开关的一端与正母线连接，所述第一开关的另一端与所述缓冲电阻的一端连接，所述缓冲电阻的另一端分别用于与两相交错飞跨电容三电平变换器的所有第一飞跨电容的正极连接，所述第二开关的一端分别用于与所有所述第一飞跨电容的负极连接，所述第二开关的另一端用于与两相交错飞跨电容三电平变换器的第一电容单元连接，所述第三开关分别用于与两相交错飞跨电容三电平变换器的所有第二飞跨电容的负极连接，所述第四开关的一端与所述第三开关连接，所述第四开关的另一端与负母线连接，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关闭合形成充电回路用于对所有所述第一飞跨电容以及第二飞跨电容进行预充电。

更进一步地，所述两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路还包括第一钳位二极管，所述第一钳位二极管与所述第一飞跨电容一一对应设置，所述第一钳位二极管的正极用于与所述第一飞跨电容的负极连接，所述第一钳位二极管的负极与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端用于与所述第一电容单元的中间电位点连接。

更进一步地，所述两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路还包括第一二极管，所述第一二极管与所述第一飞跨电容一一对应设置，所述第一二极管的正极与所述缓冲电阻的一端连接，所述第一二极管的负极用于与所述第一飞跨电容的正极连接。

更进一步地，所述两相交错飞跨电容三电平变换器预充电电路还包括第五开关以及第二钳位二极管，所述第五开关的一端用于与第二电容单元的中间电位点连接，所述第五开关的另一端与所述第二钳位二极管的负极连接，所述第二钳位二极管的正极连接于所述第三开关与第四开关之间。

本发明还提供一种变换器，包括：