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预充电过程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，控制单元检测直流母线电容的电压，并根据充电指令控制辅助源充电和根据停止充电指令控制辅助源停止充电；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，以及以多个递增的预设电压值依次进行如下控制：在任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送充电指令，并在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送停止充电指令。

【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
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
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
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，能够降低能耗，提高系统效率。本专利技术采用的技术方案如下：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，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，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功率模块设置的辅助源、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，所述辅助源的输入端并接于所述AC/DC单元的直流侧，所述辅助源的输出端连接到该功率模块的控制部分，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，并用于根据充电指令控制所述辅助源充电和根据停止充电指令控制所述辅助源停止充电；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，以及以多个递增的预设电压值依次进行如下控制：在任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述充电指令，并在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到所述预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述停止充电指令。所述多个递增的预设电压值均处于0和所述直流母线电容所能承受的最高电压Umax之间。所述主控模块还用于在所述电力电子变压器系统启动运行后，向每个所述功率模块对应的控制单元发送放电指令，以使每个所述控制单元根据所述放电指令控制所述辅助源向对应功率模块的控制部分放电。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；第一开关管，所述第一开关管的第一极与所述变压器的一次侧另一端相连，所述第一开关管的第二极作为所述辅助源的输入端另一端，所述第一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；第二开关管，所述第二开关管的第一极与所述整流二极管的阴极相连，所述第二开关管的控制极与所述控制单元相连；保护电阻，所述保护电阻的一端与所述第二开关管的第二极相连；电池，所述电池的正极与所述保护电阻的另一端相连，所述电池的负极与所述变压器的二次侧一端相连；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。所述第一开关管和所述第二开关管均为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。所述电力电子变压器系统为单相系统或三相系统。所述主控模块通过光纤与每个所述控制单元相连。所述主控模块在预设时间内未接收到某一控制单元检测的直流母线电容的电压时，判断该控制单元对应的功率模块发生故障。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：S1，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；S2，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；S3，在任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送充电指令，以控制该功率模块对应的辅助源充电；S4，在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到所述预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送停止充电指令，以控制该功率模块对应的辅助源停止充电，以多个递增的预设电压值依次执行步骤S3和S4。在所述电力电子变压器系统启动运行后，还包括：向每个所述功率模块对应的控制单元发送放电指令，以使每个所述控制单元根据所述放电指令控制所述辅助源向对应功率模块的控制部分放电。本专利技术的有益效果：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任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，控制该功率模块对应的辅助源充电，以防止该功率模块中的直流母线电容电压进一步升高，并在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到预设电压值时，控制该功率模块对应的辅助源停止充电，以继续升高该功率模块中的直流母线电容电压，以多个递增的预设电压值如此重复多次，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，能够降低能耗，提高系统效率。附图说明图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；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；图3为本专利技术一个实施例的辅助源的电路结构示意图；图4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方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例的电力电子变压器系统包括多个功率模块，多个功率模块的交流输入端依次串联，并通过预充电阻Rp和电感L接入交流电源，多个功率模块的直流输出端相并联。在本专利技术的一个实施例中，电力电子变压器系统可为单相系统或三相系统。图1示出的为单相系统，单相电源的火线和零线端分别连接串联的多个交流输入端的两端。当电力电子变压器系统为三相系统时，三相电源的每个相线连接串联的至少一个交流输入端的一端，该串联的至少一个交流输入端的另一端与零线相连或三相星型或角型连接。如图1所示，每个功率模块包括AC/DC单元和DC//DC谐振单元，AC/DC单元的交流侧作为功率模块的交流输入端，AC/DC单元的直本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，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，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功率模块设置的辅助源、控制单元，其中，/n所述预充开关与所述预充电阻并联；/n对应每个所述功率模块，所述辅助源的输入端并接于所述AC/DC单元的直流侧，所述辅助源的输出端连接到该功率模块的控制部分，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，并用于根据充电指令控制所述辅助源充电和根据停止充电指令控制所述辅助源停止充电；/n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，以及以多个递增的预设电压值依次进行如下控制：在任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述充电指令，并在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到所述预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述停止充电指令。/n...

【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，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，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功率模块设置的辅助源、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，所述辅助源的输入端并接于所述AC/DC单元的直流侧，所述辅助源的输出端连接到该功率模块的控制部分，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，并用于根据充电指令控制所述辅助源充电和根据停止充电指令控制所述辅助源停止充电；
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，以及以多个递增的预设电压值依次进行如下控制：在任一功率模块中的直流母线电容的电压大于预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述充电指令，并在所有功率模块中的直流母线电容的电压达到所述预设电压值时，向该功率模块对应的控制单元发送所述停止充电指令。


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，所述多个递增的预设电压值均处于0和所述直流母线电容所能承受的最高电压Umax之间。


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，所述主控模块还用于在所述电力电子变压器系统启动运行后，向每个所述功率模块对应的控制单元发送放电指令，以使每个所述控制单元根据所述放电指令控制所述辅助源向对应功率模块的控制部分放电。


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；
第一开关管，所述第一开关管的第一极与所述变压器的一次侧另一端相连，所述第一开关管的第二极作为所述辅助源的输入端另一端，所述第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，杨志，邵丹薇，黄秋燕，
申请(专利权)人：国创新能源汽车智慧能源装备创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32