一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路制造技术

本技术提出一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，以解决现有三电平中点电压平衡控制技术存在缺陷的问题。电路包括直流母线电路及滞回电路，所述直流母线电路与滞回电路连接，直流母线电路和滞回电路均与母线电压源连接。其控制方式为：设置R3、R4、R5的值确定V‑A、V‑B的电压，当中点电位(V Neutral)高于V‑A(C2电压高)，Q2导通，当中点电位(V Neutral)低于V‑B(C1电压高)，Q1导通。通过控制三电平电桥的三极管输出相应的电平导通关闭，动态改变电容并联支路电流，实现三电平功率模组的直流母线电压平衡，并通过改变均压阻值的大小，达到不同耐电压能力的母线电容电压自平衡的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及变流器领域，尤其涉及一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路。

技术介绍

1、三电平变换器通过在直流母线上串联两个电容产生三个电平，由于开关器件本身特性的不一致和变换器能量转换时中点电位参与能量的传输，因此，会产生两个电容电压分压不均的问题，即中点平衡问题。直流母线中点电压不平衡对三电平变换器运行影响很大。

2、如果中点电位不平衡，在交流输出端会产生低次谐波，使变流器的输出效率变低，同时谐波还会对电机产生脉动转矩，影响电机的调速性能；

3、另外，变流器某些开关管承受的电压增高，降低了系统的可靠性。

4、目前解决三电平变流器的母线中点电压平衡问题的方法一般分为两大类：硬件增加平衡电路处理和软件算法处理。

5、其中，软件算法处理使用较为广泛，现有的软件算法有空间矢量调制中的小矢量调节法和注入零序电压的方法。

6、软件算法处理对于低功率因数输出的三电平变流器母线电压平衡效果较差，适用范围小，无法适用于所有三电平变流器。

7、因此，本技术提出一种通过均压电阻调整滞回区间的三电平模组的直流母线自平衡电路，以解决电路平衡问题。

技术实现思路

1、为了解决现有三电平中点电压平衡控制技术的缺陷，提出一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路。

2、本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，包括直流母线电路及滞回电路，所述直流母线电路与滞回电路连接，直流母线电路和滞回电路均与母线电压源连接，电路包括正母线电压源dc-p、负母线电压源dc-n、正母线电容c1、正母线电容c2、三极管q1、三极管q2、限流电阻r1、r2以及均压电阻r3、r4、r5。当两个母线电容两端不均压时，自平衡电路进入工作状态。通过将电容中点与三极管q1、三极管q2以及电阻所构成的滞回电路，改变注入母线中点的平均电流，调节电容两侧电压差。

3、进一步地，所述直流母线电路包括正母线电容c1和正母线电容c2，所述正母线电容c1正极与三极管q1集电极和正母线电压源dc-p连接，正母线电容c1负极与正母线电容c2正极串联并接入正母线电压源dc-p与负母线电压源dc-n间，正母线电容c2负极与三极管q2集电极和负母线电压源dc-n连接。所述直流母线电压自平衡电路工作时，会对两个母线电容充电和放电。当两个母线电容两端不均压时，自平衡电路进入工作状态。

4、进一步地，所述滞回电路包括限流电阻r1、均压电阻r3、均压电阻r4、均压电阻r5、限流电阻r2、三极管q2和三极管q1，限流电阻r1一端与三极管q1集电极连接，r1另一端与均压电阻r3连接，限流电阻r2一端与三极管q2集电极连接，r2另一端与均压电阻r5连接，r3一端连接r1一端，r3另一端分别连接q2基极、r4一端，r4另一端分别连接q1基极、r5一端，r5另一端分别连接r2一端、c2负极和负母线电源dc-n，q2、r4，r5，中点电压升压电路电流流向经过r1，r3，r4和q1，中点电压降压电路电流流向经过q2，r4，r5和r2。

5、进一步地，所述直流母线电路和滞回电路并联，滞回电路中r1和q1与直流母线电路中正母线电容c1并联，滞回电路中q2和r2与直流母线电路中正母线电容c2并联，其作用为调节正母线电容两边电压，使得母线电容电压达到平衡。

6、进一步地，所述滞回电路三极管q1为npn型三极管，三极管q2为pnp型三极管，当滞回电路工作时，q1中电流由基极流向发射极，或q2中电流由基极流向发射极，从而改变母线电容中点电压。

7、进一步地，所述三极管q1与三极管q2的发射极与正母线电容c1和正母线电容c2之间连接，其中，正负母线电容c1和c2之间的电压v neutral，r3和r4之间的电压v-a,r4和r5之间的电压v-b。当中点电位(v neutral)高于v-a(c2电压高)，三极管q2导通，降低中点电位(v neutral)，中点电位(v neutral)低于v-b(c1电压高)，三极管q1导通，升高中点电位(v neutral)。

8、通过控制三电平电桥的三极管输出相应的电平导通关闭，动态改变电容并联支路电流，实现三电平功率模组的直流母线电压平衡，达到母线自平衡的目的。

9、本技术提供的技术方案带来的有益效果是：

10、本实验新型所提电路存在一个滞回区间，仅当母线不均压到一定程度三极管才会导通。滞回区间可通过r3、r4、r5自由设置，其区间可以调整，可根据电容的耐电压能力设置，损耗大大降低。

11、该电路对三电平功率模组均适用，对三电平功率模组的功率因数没有限制,具有较好的推广应用前景。

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【技术保护点】

1.一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，包括直流母线电路及滞回电路，所述直流母线电路与滞回电路连接，直流母线电路和滞回电路均与母线电压源连接。

2.根据权利要求1所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述直流母线电路包括正母线电容C1和正母线电容C2，所述正母线电容C1正极与三极管Q1集电极和正母线电压源DC-P连接，正母线电容C1负极与正母线电容C2正极串联并接入正母线电压源DC-P与负母线电压源DC-N间，正母线电容C2负极与三极管Q2集电极和负母线电压源DC-N连接。

3.根据权利要求1所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述滞回电路包括限流电阻R1、均压电阻R3、均压电阻R4、均压电阻R5、限流电阻R2、三极管Q2和三极管Q1，限流电阻R1一端与三极管Q1集电极连接，限流电阻R1另一端与均压电阻R3连接，限流电阻R2一端与三极管Q2集电极连接，限流电阻R2另一端与均压电阻R5连接，均压电阻R3一端连接限流电阻R1另一端，均压电阻R3另一端分别连接三极管Q2基极、均压电阻R4一端，均压电阻R4另一端分别连接Q1基极、均压电阻R5一端，均压电阻R5另一端分别连接限流电阻R2另一端、母线电容C2负极和负母线电源DC-N。

4.根据权利要求2或3所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述直流母线电路和滞回电路并联，滞回电路中R1和Q1与直流母线电路中正母线电容C1并联，滞回电路中Q2和R2与直流母线电路中正母线电容C2并联。

5.根据权利要求1或3所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述滞回电路三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2为PNP型三极管。

6.根据权利要求2所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述三极管Q1与三极管Q2的发射极与正母线电容C1和正母线电容C2之间连接。

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【技术特征摘要】

1.一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，包括直流母线电路及滞回电路，所述直流母线电路与滞回电路连接，直流母线电路和滞回电路均与母线电压源连接。

2.根据权利要求1所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述直流母线电路包括正母线电容c1和正母线电容c2，所述正母线电容c1正极与三极管q1集电极和正母线电压源dc-p连接，正母线电容c1负极与正母线电容c2正极串联并接入正母线电压源dc-p与负母线电压源dc-n间，正母线电容c2负极与三极管q2集电极和负母线电压源dc-n连接。

3.根据权利要求1所述的一种三电平功率模组的直流母线电压自平衡电路，其特征在于，所述滞回电路包括限流电阻r1、均压电阻r3、均压电阻r4、均压电阻r5、限流电阻r2、三极管q2和三极管q1，限流电阻r1一端与三极管q1集电极连接，限流电阻r1另一端与均压电阻r3连接，限流电阻r2一端与三极管q2集电极连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴勇，崔杰，董岩，周夏林，
申请(专利权)人：浙江蓝天极锐科技有限公司，
类型：新型
国别省市：