电力电子变压器系统直流母线电容的均压控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置和方法，在所述装置中，对应每个功率模块，控制单元用于检测直流母线电容的电压，并用于根据升压指令控制辅助源提高输出电压和根据降压指令控制辅助源降低输出电压；主控模块用于在电力电子变压器系统启动时控制预充开关断开以为每个功率模块中的直流母线电容充电，并接收每个控制单元检测到的直流母线电容的电压，以及在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送升压指令，并在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送降压指令。多个功率模块对应的控制单元发送降压指令。多个功率模块对应的控制单元发送降压指令。

【技术实现步骤摘要】
电力电子变压器系统直流母线电容的均压控制装置和方法


[0001]本专利技术涉及电力电子变压器系统
，具体涉及一种电力电子变压器系统预充电过程中直流母线电容的均压控制装置和一种电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制方法。

技术介绍

[0002]在电力电子变压器系统中，每个功率模块中AC/DC直流母线并联直流母线电容，在电力电子变压器启动时，对直流母线电容预充电时可能会存在各个电容不均压的情况。目前常用的解决方式为在直流母线电容旁并联平衡电阻，达到消除电容不均压的目的，但并联的平衡电阻会消耗功率，降低整个系统的效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置和方法，能够避免平衡电阻带来的损耗，并能够提高电力电子变压器系统的效率。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置，所述电力电子变压器系统包括多个功率模块、对应每个所述功率模块设置的控制板、对应每个所述功率模块设置的辅助源，所述多个功率模块的交流输入端依次串联，并通过预充电阻接入交流电源，所述多个功率模块的直流输出端相并联，每个所述功率模块包括AC/DC单元和DC//DC谐振单元，所述AC/DC单元的交流侧作为所述功率模块的交流输入端，所述AC/DC单元的直流侧并联有所述直流母线电容，所述DC//DC谐振单元的一侧与所述AC/DC单元的直流侧相连、另一侧作为所述功率模块的直流输出端，每个所述辅助源的输入端并接于对应的所述AC/DC单元的直流侧，每个所述辅助源的输出端连接到对应的所述控制板以为对应的所述控制板供电，所述均压控制装置包括预充开关、主控模块和对应每个所述辅助源设置的控制单元，其中，所述预充开关与所述预充电阻并联；对应每个所述功率模块，所述控制单元分别与所述直流母线电容和所述辅助源相连，所述控制单元用于检测所述直流母线电容的电压，并用于根据升压指令控制所述辅助源提高输出电压和根据降压指令控制所述辅助源降低输出电压；所述主控模块分别与所述预充开关和每个所述控制单元相连，所述主控模块用于在所述电力电子变压器系统启动时控制所述预充开关断开以为每个所述功率模块中的直流母线电容充电，并接收每个所述控制单元检测到的直流母线电容的电压，以及在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送所述升压指令，并在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送所述降压指令。
[0006]所述控制板包括：用电部件，所述用电部件包括控制芯片、运放电路、驱动芯片、通信芯片中的至少一个；至少一个DC/DC电源电路，所述至少一个DC/DC电源电路的输入端与
对应的所述辅助源的输出端相连，所述至少一个DC/DC电源电路的输出端与所述用电部件的电源端相连。
[0007]所述辅助源包括：变压器，所述变压器的一次侧一端作为所述辅助源的输入端一端，所述变压器的二次侧一端作为所述辅助源的输出端一端；开关管，所述开关管的第一极与所述变压器的一次侧另一端相连，所述开关管的第二极作为所述辅助源的输入端另一端，所述开关管的控制极与所述控制单元相连；整流二极管，所述整流二极管的阳极与所述变压器的二次侧另一端相连，所述整流二极管的阴极作为所述辅助源的输出端另一端；滤波电容，所述滤波电容的一端与所述整流二极管的阴极相连，所述滤波电容的另一端与所述变压器的二次侧一端相连。
[0008]所述控制单元包括：电压采样电路，所述电压采样电路用于采集对应的所述直流母线电容的电压；MCU，所述MCU的电压信号输入引脚与所述电压采样电路相连，以输入对应的所述直流母线电容的电压，所述MCU的驱动信号输出引脚与所述开关管的控制极相连，以向所述开关管的控制极输入PWM信号，所述MCU与所述主控模块进行通信连接，以将对应的所述直流母线电容的电压发送至所述主控模块，并接收所述主控模块发送的所述升压指令或所述降压指令，以便根据所述升压指令或所述降压指令调整所述PWM信号，以控制对应的所述辅助源提高输出电压或降低输出电压。
[0009]所述开关管为PMOS管，所述第一极为PMOS管漏极，所述第二极为PMOS管源极，所述控制极为PMOS管栅极。
[0010]所述主控模块通过光纤与每个所述MCU进行通信连接。
[0011]所述主控模块计算所有所述功率模块中的直流母线电容的电压的平均值，并在任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压大于所述平均值，且与所述平均值的差值大于第一预设阈值时，判定该一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高，以及在任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压小于所述平均值，且与所述平均值的差值的绝对值大于第二预设阈值时，判定该一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低。
[0012]所述电力电子变压器系统为单相系统或三相系统。
[0013]一种基于上述电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置的均压控制方法，包括：在所述电力电子变压器系统启动时控制所述预充开关断开以为每个所述功率模块中的直流母线电容充电；每个所述控制单元检测对应的功率模块中直流母线电容的电压；在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送升压指令，以控制该一个或多个功率模块对应的辅助源提高输出电压；在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送降压指令，以控制该一个或多个功率模块对应的辅助源降低输出电压。
[0014]其中，计算所有所述功率模块中的直流母线电容的电压的平均值，并在任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压大于所述平均值，且与所述平均值的差值大于第一预设阈值时，判定该一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高，以及在任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压小于所述平均值，且与所述平均值的差值的绝对值大于第二预设阈值时，判定该一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术通过检测每个功率模块中直流母线电容的电压，在电力电子变压器预充电过程中，若任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高，则控制该一个或多个功率模块中的辅助源提高输出电压，若任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低，则控制该一个或多个功率模块中的辅助源降低输出电压，由此，无需在电力电子变压器系统电路中设置平衡电阻，便可在电力电子变压器预充电时实现各直流母线电容的均压，从而能够避免平衡电阻带来的损耗，并能够提高电力电子变压器系统的效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一个实施例的电力电子变压器系统的电路拓扑图；
[0018]图2为本专利技术实施例的电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置的方框示意图；
[0019]图3为本专利技术一个实施例的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置，其特征在于，所述电力电子变压器系统包括多个功率模块、对应每个所述功率模块设置的控制板、对应每个所述功率模块设置的辅助源，所述多个功率模块的交流输入端依次串联，并通过预充电阻接入交流电源，所述多个功率模块的直流输出端相并联，每个所述功率模块包括AC/DC单元和DC//DC谐振单元，所述AC/DC单元的交流侧作为所述功率模块的交流输入端，所述AC/DC单元的直流侧并联有所述直流母线电容，所述DC//DC谐振单元的一侧与所述AC/DC单元的直流侧相连、另一侧作为所述功率模块的直流输出端，每个所述辅助源的输入端并接于对应的所述AC/DC单元的直流侧，每个所述辅助源的输出端连接到对应的所述控制板以为对应的所述控制板供电，所述均压控制装置包括预充开关、主控模块和对应每个所述辅助源设置的控制单元，其中，所述预充开关与所述预充电阻并联；对应每个所述功率模块，所述控制单元分别与所述直流母线电容和所述辅助源相连，所述控制单元用于检测所述直流母线电容的电压，并用于根据升压指令控制所述辅助源提高输出电压和根据降压指令控制所述辅助源降低输出电压；所述主控模块分别与所述预充开关和每个所述控制单元相连，所述主控模块用于在所述电力电子变压器系统启动时控制所述预充开关断开以为每个所述功率模块中的直流母线电容充电，并接收每个所述控制单元检测到的直流母线电容的电压，以及在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏高时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送所述升压指令，并在判定任意一个或多个功率模块中的直流母线电容的电压偏低时，向该一个或多个功率模块对应的控制单元发送所述降压指令。2.根据权利要求1所述的电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置，其特征在于，所述控制板包括：用电部件，所述用电部件包括控制芯片、运放电路、驱动芯片、通信芯片中的至少一个；至少一个DC/DC电源电路，所述至少一个DC/DC电源电路的输入端与对应的所述辅助源的输出端相连，所述至少一个DC/DC电源电路的输出端与所述用电部件的电源端相连。3.根据权利要求2所述的电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置，其特征在于，所述辅助源包括：变压器，所述变压器的一次侧一端作为所述辅助源的输入端一端，所述变压器的二次侧一端作为所述辅助源的输出端一端；开关管，所述开关管的第一极与所述变压器的一次侧另一端相连，所述开关管的第二极作为所述辅助源的输入端另一端，所述开关管的控制极与所述控制单元相连；整流二极管，所述整流二极管的阳极与所述变压器的二次侧另一端相连，所述整流二极管的阴极作为所述辅助源的输出端另一端；滤波电容，所述滤波电容的一端与所述整流二极管的阴极相连，所述滤波电容的另一端与所述变压器的二次侧一端相连。4.根据权利要求3所述的电力电子变压器系统中直流母线电容的均压控制装置，其特征在于，所述控制单元包括：电压采样电路，所述电压采样电路用于采集对应的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，杨志，
申请(专利权)人：国创移动能源创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：