直流取能电源自启动电路以及启动方法技术

提供一种直流取能电源自启动电路以及启动方法，该模块化多电平换流器包括模块级联桥臂、电容桥臂和变压器，其中，该直流取能电源自启动电路包括：第一隔离开关电源、第二隔离开关电源和控制器，其中，第一隔离开关电源从所述电容桥臂取电，并为所述控制器提供启动电能，所述控制器启动后发送驱动信号至所述模块级联桥臂，以使所述变压器的一次高压侧建立交流电压；第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供启动之后的工作电能。采用本发明专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路以及启动方法，能够减少直流取能电源自启动电路中元件的使用数量，并降低成本。

【技术实现步骤摘要】
直流取能电源自启动电路以及启动方法
本专利技术总体说来涉及电力电子
，更具体地讲，涉及一种基于MMC(ModularMultilevelConverter，模块化多电平换流器)的直流取能电源自启动电路以及该直流取能电源自启动电路的启动方法。
技术介绍
目前，电源的自启动电路适用于输入电压较低的电源，一般不超过10kV。对更高电压等级的直流取能电源的自启动问题，目前尚未存在相关研究。如果将较低电压等级的自启动电路直接移植到10kV以上的直流取能电源系统中，其变压器的绝缘设计难度较高，且成本高、体积大，不具有实用价值。此外，现有的电源的自启动电路一般需要多个辅助供电模块和多个取能变换模块，模块数量与功率输出模块的数量相同，并且都需要高频变压器隔离。当系统电压很高时，其所需的功率输出模块的数量很多，相应的取能变换模块和辅助供电模块的数量也会很多，导致自启动电路将非常复杂。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例的目的在于提供一种直流取能电源自启动电路以及启动方法，能够实现高压直流取能电源的自启动，并有效简化高压直流取能电源的自启动电路的拓扑结构。在一个总体方面，提供一种基于模块化多电平换流器MMC的直流取能电源自启动电路，所述MMC包括连接的模块级联桥臂、电容桥臂和变压器，所述直流取能电源自启动电路包括第一隔离开关电源、第二隔离开关电源和控制器，其中，第一隔离开关电源从所述电容桥臂取电，并为所述控制器提供启动电能，所述控制器启动后发送驱动信号至所述模块级联桥臂，以使所述变压器的一次高压侧建立交流电压；第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供启动之后的工作电能。可选地，所述电容桥臂可包括串联连接的多个电容器，其中，第一隔离开关电源从所述多个电容器中的预定电容器的两端取电，所述预定电容器可为所述多个电容器中与所述变压器的一次高压侧的电位差最小的电容器。可选地，所述预定电容器与所述变压器的一次高压侧具有共同的电位点。可选地，所述MMC可包括单相MMC或者半桥MMC，所述变压器包括单相变压器，其中，所述单相变压器的一次高压侧的第一接线端连接到所述模块级联桥臂；所述单相变压器的一次高压侧的第二接线端与所述预定电容器的一端连接，并为所述共同的电位点，所述预定电容器的一端还连接到第一隔离开关电源的第一输入端，所述预定电容器的另一端连接到第一隔离开关电源的第二输入端，第一隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端。可选地，第二隔离开关电源的第一输入端连接到所述单相变压器的一次高压侧的第一接线端或者第二接线端，第二隔离开关电源的第二输入端连接到所述单相变压器的一次高压侧的绕组引出的中间抽头，第二隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端，所述单相变压器的二次低压侧用于连接负载。可选地，所述MMC可包括三相MMC，所述变压器可包括三相变压器，其中，所述预定电容器的一端连接到所述三相变压器的一次高压侧的中性点。可选地，所述模块级联桥臂可包括第一模块级联子桥臂、第二模块级联子桥臂、第三模块级联子桥臂，其中，所述三相变压器的一次高压侧的第一接线端连接到第一模块级联子桥臂，所述三相变压器的一次高压侧的第二接线端连接到第二模块级联子桥臂，所述三相变压器的一次高压侧的第三接线端连接到第三模块级联子桥臂，所述预定电容器的一端还连接到第一隔离开关电源的第一输入端，所述预定电容器的另一端连接到第一隔离开关电源的第二输入端，第一隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端。可选地，第二隔离开关电源的第一输入端连接到所述三相变压器的中性点，第二隔离开关电源的第二输入端连接到所述三相变压器的一次高压侧的预定绕组引出的中间抽头，第二隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端，所述三相变压器的二次低压侧用于连接负载。可选地，第一隔离开关电源可包括直流/直流开关电源，第二隔离开关电源可包括交流/直流开关电源。在另一总体方面，提供一种上述的直流取能电源自启动电路的启动方法，所述启动方法包括：当所述直流母线上电时，所述电容桥臂充电；第一隔离开关电源从所述电容桥臂取电，并为所述控制器提供启动电能；所述控制器启动后发送驱动信号至所述模块级联桥臂；所述变压器的一次高压侧建立交流电压；第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供启动之后的工作电能。可选地，所述启动方法可还包括：在第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供工作电能之后，第一隔离开关电源停止为所述控制器供电。采用本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路以及启动方法，不仅适用于输入电压较低的电源，还能够适用于高压直流取能电源，并且成本低、体积小。附图说明通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本专利技术示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚。图1示出根据本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路应用在半桥MMC中的示例图；图2示出根据本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路的启动方法的流程图；图3示出根据本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路应用在三相MMC中的示例图。具体实施方式现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，一些示例性实施例在附图中示出。在本专利技术示例性实施例中为解决目前的电源自启动电路无法适用于更高电压的取能电源的自启动问题，提出一种新的直流取能电源自启动电路，该直流取能电源自启动电路可以适用于更高电压的直流取能电源，并且电路拓扑结构更为简单。本专利技术示例性实施例提出的直流取能电源自启动电路应用在基于模块化多电平换流器MMC中，该MMC可包括但不限于此模块级联桥臂、电容桥臂和变压器，直流取能电源自启动电路可包括但不限于第一隔离开关电源、第二隔离开关电源和控制器。下面基于本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路在不同MMC中的应用示例，来介绍该直流取能电源自启动电路的拓扑结构和工作原理。第一种情况，直流取能电源自启动电路应用在半桥MMC中。下面参照图1来介绍该直流取能电源自启动电路应用在半桥MMC中的拓扑结构图以及工作原理。图1示出根据本专利技术示例性实施例的直流取能电源自启动电路应用在半桥MMC中的示例图。如图1所示，半桥MMC可包括但不限于模块级联桥臂1、电容桥臂2和变压器6，模块级联桥臂1的两端分别连接到直流母线的两极，电容桥臂2的两端分别连接到直流母线的两极，在本示例中，假设直流母线为30kV直流母线。模块级联桥臂1可包括但不限于多个功率模块SM和桥臂电抗器，每个功率模块SM之间串联连接，电容桥臂2可包括但不限于多个电容器(例如，C1～C18)和多个均压电阻(例如，R1～R18)，每个电容器之间串联连接，每个均压电阻与对应的电容器并联连接。在半桥MMC中，变压器6为单相变压器T1，单相变压器T1的一次高压侧(即，原边)的第一接线端连接到模块级联桥臂1，单相变压器T1的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模块化多电平换流器MMC的直流取能电源自启动电路，所述MMC包括连接的模块级联桥臂、电容桥臂和变压器，其特征在于，所述直流取能电源自启动电路包括第一隔离开关电源、第二隔离开关电源和控制器，/n其中，第一隔离开关电源从所述电容桥臂取电，并为所述控制器提供启动电能，所述控制器启动后发送驱动信号至所述模块级联桥臂，以使所述变压器的一次高压侧建立交流电压；第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供启动之后的工作电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模块化多电平换流器MMC的直流取能电源自启动电路，所述MMC包括连接的模块级联桥臂、电容桥臂和变压器，其特征在于，所述直流取能电源自启动电路包括第一隔离开关电源、第二隔离开关电源和控制器，
其中，第一隔离开关电源从所述电容桥臂取电，并为所述控制器提供启动电能，所述控制器启动后发送驱动信号至所述模块级联桥臂，以使所述变压器的一次高压侧建立交流电压；第二隔离开关电源从所述变压器的一次高压侧取电，并为所述控制器提供启动之后的工作电能。


2.根据权利要求1所述的直流取能电源自启动电路，其特征在于，所述电容桥臂包括串联连接的多个电容器，
其中，第一隔离开关电源从所述多个电容器中的预定电容器的两端取电，所述预定电容器为所述多个电容器中与所述变压器的一次高压侧的电位差最小的电容器。


3.根据权利要求2所述的直流取能电源自启动电路，其特征在于，所述预定电容器与所述变压器的一次高压侧具有共同的电位点。


4.根据权利要求3所述的直流取能电源自启动电路，其特征在于，所述MMC包括单相MMC或者半桥MMC，所述变压器包括单相变压器，
其中，所述单相变压器的一次高压侧的第一接线端连接到所述模块级联桥臂；所述单相变压器的一次高压侧的第二接线端与所述预定电容器的一端连接，并为所述共同的电位点，
所述预定电容器的一端还连接到第一隔离开关电源的第一输入端，所述预定电容器的另一端连接到第一隔离开关电源的第二输入端，第一隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端。


5.根据权利要求4所述的直流取能电源自启动电路，其特征在于，第二隔离开关电源的第一输入端连接到所述单相变压器的一次高压侧的第一接线端或者第二接线端，第二隔离开关电源的第二输入端连接到所述单相变压器的一次高压侧的绕组引出的中间抽头，第二隔离开关电源的输出端连接到所述控制器的供电端，所述单相变压器的二次低压侧用于连接负载。


6.根据权利要求3所述的直流取能电源自启动电路，其特征在于，所述MMC包括三相M...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟昭鹤，高源智，李战龙，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65