[發明專利]一種變流器中I型三電平母線中點電壓自動均衡電路

在審

• 申請號: 202010318171.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111490694A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 盧士祺;符仁德;杜戈陽
• 申請（專利權）人: 深圳市福瑞電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 深圳市漢唐知識產權代理有限公司 44399
• 代理人: 韋鰲

本發明屬于電力電子變流器技術領域，公開了一種變流器中I型三電平母線中點電壓自動均衡電路，包括：輸入軟起裝置、由母線電容C1和母線電容C2串聯的串聯支路、自動均衡電路、I型NPC三電平橋臂和輸出濾波器；自動均衡電路包括功率器件IGBT5、功率器件IGBT6、變壓器TR1、電容C3和電容C4。本發明實現了能夠實時自動對母線電容中點電壓進行動態均衡調整，使得DC/AC輸出正負半周波形更加對稱。

技術領域

本發明屬于電力電子變流器技術領域，尤其涉及一種變流器中I型三電平母線中點電壓自動均衡電路。

背景技術

隨著近些年高校/科研單位/高新企業對多電平技術的不斷研究和突破，多電平電路越來越多的應用在DC/AC產品中。I型三電平DC/AC逆變電路作為一款比較經典實用多電平電路拓撲，因其具有較好的輸出波形正弦度、較低諧波含量、較低的電壓應力、較低EMI輸出等優點，在很多交流傳動產品、新能源離/并網發電裝置、新能源汽車電驅電控產品中等等更為常見。然而，在實際應用中，由于I型三電平DC/AC逆變裝置在采用PWM調制時，母線電容中點電壓在存在失衡現象，造成了輸出交流波形存在直流偏值，造成輸出波形不對稱，嚴重影響了機器的輸出特性，對負載造成不良影響。因此，解決I型三電平電路母線中點不平衡的問題十分必要，且意義重大。

目前，針對二極管中點鉗位的I型三電平逆變電路中出現的母線中點電壓不平衡問題，常見的處理技術方法有以下幾種：1)在上下直流母線電容排上并聯均壓電阻；2)外加獨立的DC/DC變流器裝置或功能模塊；3)借助母線中點電壓采樣，通過優化軟件算法在線調整。

這些已有的常見技術在母線中點電壓不平衡問題上雖然取得了一定的成效，但是基于各自固有的電路特征及控制特點，都存在一些不足。

1)在上下直流母線電容排上并聯電阻：在I型三電平逆變電路中，采用在上下直流母線電容排上并聯電阻，在一定程度上可以減小因母線電容內部寄生參數離散型而造成的中點電壓偏移，但是這種方法無法實現動態調整，而且受制于電阻的精度，因此對母線中點電壓不平衡問題的解決成效十分有限，而且還存在一定的阻性耗能。

2)外加獨立的DC/DC變流器裝置或功能模塊：該方法雖然可以較好的解決I型三電平母線中點電壓不平衡的問題，但是外加電路器件較多，需要獨立功率回路和控制電路，會造成機器成本高、體積大、系統復雜，而且還會造成較大的功率損耗。

借助母線中點電壓采樣，通過優化軟件算法在線調整：該技術方法雖然所需外圍器件較少，但是對母線中點電壓采樣的精度要求較高，控制環路算法也較為復雜。另外，在母線中點電壓采樣受到干擾時，機器工作將會異常，有可能產生更壞的效果；在機器運行在開關機過程/切換負載過程等某些狀態下，無法實現可靠有效的調整。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種變流器中I型三電平母線中點電壓自動均衡電路，能夠實時自動對母線電容中點電壓進行動態均衡調整，使得DC/AC輸出正負半周波形更加對稱。

本發明實施例是這樣實現的：

一種變流器中I型三電平母線中點電壓自動均衡電路，包括：輸入軟起裝置、由母線電容C1和母線電容C2串聯的串聯支路、自動均衡電路、I型NPC三電平橋臂和輸出濾波器；直流輸入端連接輸入軟起裝置，所述串聯支路并聯在直流輸入端之間，自動均衡電路連接在直流輸入端之間，并與母線電容C1和母線電容C2的連接點連接，I型NPC三電平橋臂連接在直流輸入端之間，并與自動均衡電路連接，輸出濾波器與I型NPC三電平橋臂的電壓輸出端連接，以及與母線電容C1和母線電容C2的連接點連接；