[發明專利]有源中點箝位五電平變流器直流側充電軟啟動電路及方法

有效

• 申請號: 201710262611.7
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107070276B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 李睿;楊佳濤;于瑋
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5375;H02M1/36
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明公開了一種有源中點箝位五電平變流器直流側充電軟啟動電路及方法，所述電路包括：包括：開關K1、K2，限流電阻R1，分壓電阻R2、R3，上母線電容，下母線電容，以及有源中點箝位五電平變流器單相橋臂。方法為：通過主開關的閉合，對飛跨電容和母線電容同時充電；飛跨電容電壓達到設定值后，對母線電容單獨充電。本發明結構簡單，控制方便，增加的輔助支路較少；通過對主開關的控制，保證各主開關的電壓應力均不高于母線電壓的四分之一，實現安全可靠高效的軟啟動。該軟啟動方法不會影響主電路在正常工況下的工作，且輔助器件僅存在于母線之上，本發明適用于單相ANPC電路、三相三線制、三相四線制的ANPC逆變器電路。

技術領域

本發明涉及一種適用于有源中點箝位五電平(ANPC-5L)變流器的直流側充電的軟啟動方法，尤其是一種安全可靠高效的直流側充電的軟啟動方法。

背景技術

有源中點箝位五電平(ANPC-5L)變流器，其電路如圖1所示，它由十二個有反并聯二極管的全控主開關(S₁～S₈)和一個飛跨電容(C_f)構成。這種單相五電平變流器能夠實現并網發電功能，也可以帶負載獨立運行和驅動電機，而且電路中主開關管的電壓應力均為母線電壓的四分之一。但是，電路中存在較多的電容，包括母線電容和飛跨電容，在電容建壓策略方面有著較大的困難，既不能產生很大的充電電流，又不能增大主開關管的電壓應力。

經檢索，公開號為202261005U的中國專利申請，該實用新型提供了一種ANPC五電平變流器的預充電電路，包括整流部分、限流部分和分壓部分，三相不可控整流得到的電壓，通過限流電阻，給母線電容和飛跨電容充電，并根據大電阻的分壓比為母線電容和飛跨電容充電值設定值。該實用新型解決了該變流器拓撲結構直接充電造成的過電流問題，并將電容器電壓充至設定值。

上述202261005U中提出的軟啟動電路，其主要目的在于解決該拓撲直接充電造成的過電流問題，因此并不是安全可靠高效的軟啟動，而且適用性不強，不能同時適用于單相ANPC電路、三相三線制、三相四線制的ANPC逆變器電路的軟啟動。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種適用于有源中點箝位五電平(ANPC-5L)變流器的直流側充電的軟啟動電路和方法，利用直流側電源給變流器中的電容充電，結構簡單，控制方便，增加的輔助支路較少，能夠實現安全可靠高效的軟啟動。

根據本發明的第一目的，提供一種基于有源中點箝位五電平(ANPC-5L)變流器直流側充電軟啟動電路，包括：開關K1、K2，限流電阻R1，分壓電阻R2、R3，上母線電容C_UP，下母線電容C_DOWN，以及有源中點箝位五電平變流器單相橋臂；其中：

開關K2的一端連接直流側電源，限流電阻R1的一端連接開關K2的另一端，限流電阻R1的另一端與上母線電容C_up的上端相連或者與下母線電容C_DOWN的下端相連，開關K1與限流電阻R1并聯，分壓電阻R2、R3與上母線電容C_UP、下母線電容C_DOWN分別并聯，源中點箝位五電平電路單相橋臂的三端輸入分別與上母線電容C_UP的上端、上母線電容C_UP的下端即下母線電容C_DOWN的上端、下母線電容C_DOWN的下端相連，有源中點箝位五電平變流器單相橋臂的輸出端與輸出濾波電感L相連。