[發明專利]一種直流斬波裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201811316766.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109274269B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 王宇;謝曄源;姜田貴;詹長江
• 申請（專利權）人: 王宇
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種直流斬波裝置，其特征在于，所述裝置由至少兩個均壓耗能單元同方向串聯連接構成，所述串聯連接的首端定義為裝置的正極、所述串聯連接的尾端定義為裝置的負極；所述裝置的正極與直流線路的高電位電極連接、裝置的負極與直流線路的低電位電極連接；所述均壓耗能單元由均壓支路和非線性電阻并聯連接構成，所述均壓支路由至少一個均壓子模塊與耗能電阻串聯連接構成，所述均壓子模塊由至少一個功率半導體開關器件與電容構成；所述均壓耗能單元還并聯一個均壓電阻；所述均壓耗能單元還并聯一個旁路開關。

2.如權利要求1所述的一種直流斬波裝置，其特征在于：所述均壓子模塊包括第一、二功率半導體開關器件以及直流電容，其中，第一、二功率半導體開關器件同向串聯連接，連接方式為以下兩種之一：

連接方式1：第一功率半導體開關器件集電極與直流電容正極連接，第二功率半導體開關器件發射極與直流電容負極連接；

連接方式2：第二功率半導體開關器件集電極與直流電容正極連接，第一功率半導體開關器件發射極與直流電容負極連接；

所述第二功率半導體開關器件的集電極定義為均壓子模塊的正極，第二功率半導體開關器件的發射極定義為均壓子模塊的負極；所述功率半導體開關器件帶有反并聯二極管。

3.如權利要求1所述的一種直流斬波裝置，其特征在于：所述均壓子模塊包括第三、四、五、六功率半導體開關器件以及直流電容，所述第三、四功率半導體開關器件同向串聯連接構成第一橋臂，第五、六功率半導體開關器件同向串聯連接構成第二橋臂；第三、五功率半導體開關器件集電極與直流電容正極連接，第四、六功率半導體開關器件發射極與直流電容負極連接；所述第一橋臂與第二橋臂的中點定義為均壓子模塊的正極與負極；所述功率半導體開關器件帶有反并聯二極管。

4.如權利要求1所述的一種直流斬波裝置，其特征在于：所述均壓子模塊包括第八功率半導體開關器件、第一二極管以及直流電容；所述第八功率半導體開關器件帶有反并聯二極管，第一二極管與第八功率半導體開關器件串聯連接，連接方式為以下兩種之一：

連接方式1：第一二極管的陰極與直流電容的正極連接、第一二極管的陽極與第八功率半導體開關器件的集電極連接，第八功率半導體開關器件的發射極與直流電容的負極連接；

連接方式2：第八功率半導體開關器件的集電極與直流電容的正極連接，第八功率半導體開關器件的發射極與第一二極管的陰極連接，第一二極管的陽極與直流電容的負極連接；

所述第八功率半導體開關器件的集電極定義為均壓子模塊的正極，第八功率半導體開關器件的發射極定義為均壓子模塊的負極。

5.如權利要求1所述的一種直流斬波裝置，其特征在于：所述直流斬波裝置還串聯至少一個隔斷開關。

6.一種基于權利要求1-5所述直流斬波裝置的控制方法，其特征在于：當與裝置啟動時，所述方法包括如下步驟：

步驟1：所述均壓子模塊中的功率半導體開關器件關斷，切換開關分開，隔斷開關分開；

步驟2：直流線路帶電后，閉合隔斷開關，通過耗能電阻向均壓子模塊中的直流電容充電；

步驟3：待充電完成后，電流流過均壓耗能單元的非線性電阻，各個均壓耗能單元承受電壓均等。

7.一種基于權利要求1-2,5所述直流斬波裝置的控制方法，其特征在于：當與裝置連接的直流線路正常運行時，所述均壓子模塊中的第一、二功率半導體開關器件處于關斷狀態，切換開關閉合；當直流線路過壓時，所述方法包括如下步驟：

步驟1：設定電壓控制目標上限值和下限值，計算出需要被旁路的均壓耗能單元的數量計為第一數量；

步驟2：選取第一數量的均壓耗能單元，開通被選中均壓耗能單元中均壓子模塊的第二功率半導體開關器件；

步驟3：使其他未開通的均壓耗能單元的非線性電阻端電壓升高；

步驟4：未開通的均壓耗能單元的端電壓達到非線性電阻的動作門檻后，開始吸收直流線路上的能量，直流線路電壓下降；

步驟5：如果線路電壓仍高于電壓控制目標上限值，繼續開通第二數量的均壓耗能單元；如果線路電壓低于電壓控制目標下限值，將已開通的第三數量均壓耗能單元關斷。