三电平逆变器功率模块检测电路及检测方法技术

本发明专利技术公开了三电平逆变器功率模块检测电路，包括支撑电容及逆变桥臂单元，逆变桥臂单元分别与支撑电容的两端部及中点N点连接，逆变桥臂单元交流侧的中点O点分别与直流电源的母线正极、母线负极之间设有分压单元，第一分压单元、第二分压单元中任意一个两端设有第一电压检测器，N点与直流电源之间设有第二电压检测元件。通过在逆变桥臂单元交流侧的中点O点分别与直流电源的母线正极、负极设置分压单元，在其中一个分压单元的两端并联第一电压检测器，N点与直流电源之间设有第二电压检测器，控制功率元件、分压单元的闭合或断开，对比两个电压检测器的检测值与功率模块正常时的理论电压值，判断功率模块是否故障，使用的检测元件数量较少。

【技术实现步骤摘要】
三电平逆变器功率模块检测电路及检测方法
本专利技术涉及三电平逆变器
，具体涉及三电平逆变器功率模块检测电路及检测方法。
技术介绍
三电平逆变器是目前应用较为广泛的一种逆变系统，逆变器在并网发电之前，通常会检测电网电压、频率、相序等参数，当逆变器输出参数与电网的参数同步之后，才会并网发电。却忽略了对系统内部功率模块的检测，功率模块是逆变器的核心电路，如果不进行检测，可能会导致逆变器无法正常并网发电。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术提出的三电平逆变器功率模块检测电路及检测方法以解决现有技术的不足。本专利技术主要通过以下技术方案来实现：本专利技术提供的三电平逆变器功率模块检测电路，包括支撑电容及逆变桥臂单元，所述支撑电容包括第一支撑电容和第二支撑电容，所述第一支撑电容、第二支撑电容串接后并联在直流电源的两侧，所述逆变桥臂单元分别与支撑电容的两端部及第一支撑电容、第二支撑电容的中点N点连接，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线正极之间设有第一分压单元，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线负极之间设有第二分压单元，所述第一分压单元、第二分压单元中任意一个两端设有第一电压检测器，所述N点与直流电源的母线负极或母线正极之间设有第二电压检测器。进一步地，所述逆变桥臂单元包括第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第一二极管及第二二极管，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件依次串接，所述第一功率元件的第一端部与第一电容的第一端部连接，所述第四功率元件的第二端部与第二电容的第二端部连接，所述第一二极管、第二二极管串接后，所述第一二极管的负极与第一功率元件、第二功率元件的连接点连接，所述第二二极管的正极与第三功率元件、第四功率元件的连接点连接，所述第一二极管、第二二极管的连接点与第一支撑电容、第二支撑电容的中点N点连接；或者，所述第一二极管替换为第五功率元件，所述第二二极管替换为第六功率元件。进一步地，所述第一分压单元包括串接的第一匹配电阻和第一开关，所述第一匹配电阻与第一功率元件的第一端部连接，所述第一开关与第二功率元件、第三功率元件之间的O点连接，所述第二分压单元包括串接的第二匹配电阻和第二开关，所述第二匹配电阻与第二功率元件、第三功率元件之间的O点连接，所述第二开关与第四功率元件的第二端部连接。进一步地，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件及第四功率元件均为一个IGBT管反并联一个二极管；或者，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第五功率元件及第六功率元件均为一个IGBT管反并联一个二极管；所述IGBT管可替换为MOSFET。进一步地，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件及第四功率元件的第三端部均连接驱动电路；或者，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第五功率元件及第六功率元件的第三端部均连接驱动电路。进一步地，所述第一开关、第二开关分别与控制单元连接；作为优选，所述电子开关为IGBT管或MOSFET或三极管，所述机械开关为继电器或可控接触器。本专利技术还提供了一种三电平逆变器功率模块检测方法，包括如下步骤：将直流电源的电压值设定为Vdc，N、O两点的电压值为VNO，第一支撑电容、第二支撑电容充电至饱和，当各功率元件及分压单元均能正常工作时，将第一分压单元与第一功率元件、第二功率元件并联，断开其他分压单元及各功率元件，匹配第一分压单元的阻抗，使第一电压检测器的检测值为s1*Vdc，s1∈(1/2，1)，将第二分压单元与第三功率元件、第四功率元件并联，断开其他分压单元及各功率元件，并匹配第二分压单元的阻抗，使第一电压检测器的检测值为s2*Vdc，s2∈(0，1/2)；分别获取各功率元件及分压单元正常导通时不同测试状态下第一电压检测器、第二电压检测器的各理论检测值；检测第二功率元件、第一二极管或第二功率元件、第五功率元件时，将第二分压单元与串接后的第三功率元件、第四功率元件并联，断开第一分压单元，关断各功率元件，将获取的第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值s2*Vdc进行比较，并将获取的第二电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值1/2Vdc进行比较，若均相同则进入下一步骤，若不同则停止检测；再控制第二功率元件导通，达到电压平衡后，将获取的第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值V2-VNO进行比较，此时第一电压检测器、第二电压检测器的检测值均小于1/2Vdc，若条件均一致，则第二功率元件、第一二极管或第二功率元件、第五功率元件上的反并联二极管正常，若不同则第二功率元件或第一二极管故障，或者，第二功率元件或第五功率元件上的反并联二极管故障，停止检测；在第二功率元件、第一二极管或第二功率元件、第五功率元件上的反并联二极管正常的基础上，检测第一功率元件时，将第二分压单元断开，再控制第一功率元件导通，将获取第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值Vdc进行比较，若相同则第一功率元件正常，若不同则第一功率元件故障，停止检测；检测第三功率元件、第二二极管或第三功率元件、第六功率元件上的反并联二极管时，保持第一分压单元的连通状态，关断其他分压单元及各功率元件，将获取的第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值s1*Vdc进行比较，并将获取的第二电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值1/2Vdc进行比较，若均相同进入下一步骤，若不同则停止检测；再控制第三功率元件导通，达到电压平衡后，将获取的第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值VNO+V2进行比较，此时第一电压检测器、第二电压检测器的检测值均大于1/2Vdc，若条件均一致，则第三功率元件、第二二极管或第三功率元件、第六功率元件上的反并联二极管正常，若不同则第三功率元件或第二二极管故障，或者，第三功率元件或第六功率元件上的反并联二极管故障，停止检测；在第三功率元件、第二二极管或第三功率元件、第六功率元件上的反并联二极管正常的基础上，检测第四功率元件时，将第一分压单元断开，再控制第四功率元件导通，将获取第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值0进行比较，若相同则第四功率元件正常，若不同则第四功率元件故障，停止检测。进一步地，当所述第一二极管替换为第五功率元件，所述第二二极管替换为第六功率元件时，在检测第一功率元件后还包括如下步骤：在第二功率元件、第五功率元件上的反并联二极管正常的基础上，检测第六功率元件、第三功率元件上的反并联二极管时，保持第二分压单元的连通状态，将第二功率元件关断，再控制第六功率元件导通，达到电压平衡后，将获取的第一电压检测器的检测值与相同检测状态下的理论电压值V2-VNO进行比较，此时第一电压检测器、第二电压检测器的检测值均小于1/2Vdc，若条件均一致，则第六功率元件、第三功率元件上的反并联二极管正常，若不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：包括支撑电容及逆变桥臂单元，所述支撑电容包括第一支撑电容和第二支撑电容，所述第一支撑电容、第二支撑电容串接后并联在直流电源的两侧，所述逆变桥臂单元分别与支撑电容的两端部及第一支撑电容、第二支撑电容的中点N点连接，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线正极之间设有第一分压单元，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线负极之间设有第二分压单元，所述第一分压单元、第二分压单元中任意一个两端设有第一电压检测器，所述N点与直流电源的母线负极或母线正极之间设有第二电压检测器。/n

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：包括支撑电容及逆变桥臂单元，所述支撑电容包括第一支撑电容和第二支撑电容，所述第一支撑电容、第二支撑电容串接后并联在直流电源的两侧，所述逆变桥臂单元分别与支撑电容的两端部及第一支撑电容、第二支撑电容的中点N点连接，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线正极之间设有第一分压单元，所述逆变桥臂单元交流侧的中点O点与直流电源的母线负极之间设有第二分压单元，所述第一分压单元、第二分压单元中任意一个两端设有第一电压检测器，所述N点与直流电源的母线负极或母线正极之间设有第二电压检测器。


2.如权利要求1所述的三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：所述逆变桥臂单元包括第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第一二极管及第二二极管，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件依次串接，所述第一功率元件的第一端部与第一电容的第一端部连接，所述第四功率元件的第二端部与第二电容的第二端部连接，所述第一二极管、第二二极管串接后，所述第一二极管的负极与第一功率元件、第二功率元件的连接点连接，所述第二二极管的正极与第三功率元件、第四功率元件的连接点连接，所述第一二极管、第二二极管的连接点与第一支撑电容、第二支撑电容的中点N点连接；
或者，所述第一二极管替换为第五功率元件，所述第二二极管替换为第六功率元件。


3.如权利要求2所述的三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：所述第一分压单元包括串接的第一匹配电阻和第一开关，所述第一匹配电阻与第一功率元件的第一端部连接，所述第一开关与第二功率元件、第三功率元件之间的O点连接，所述第二分压单元包括串接的第二匹配电阻和第二开关，所述第二匹配电阻与第二功率元件、第三功率元件之间的O点连接，所述第二开关与第四功率元件的第二端部连接。


4.如权利要求2或3所述的三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件及第四功率元件均为一个IGBT管反并联一个二极管；
或者，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第五功率元件及第六功率元件均为一个IGBT管反并联一个二极管；
所述IGBT管可替换为MOSFET。


5.如权利要求4所述的三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件及第四功率元件的第三端部均连接驱动电路；
或者，所述第一功率元件、第二功率元件、第三功率元件、第四功率元件、第五功率元件及第六功率元件的第三端部均连接驱动电路。


6.如权利要求3所述的三电平逆变器功率模块检测电路，其特征在于：所述第一开关、第二开关分别与控制单元连接；
作为优选，所述电子开关为IGBT管或MOSFET或三极管，所述机械开关为继电器或可控接触器。


7.一种如权利要求1-6任一项所述的三电平逆变器功率模块检测电路的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
将直流电源的电压值设定为Vdc，N、O两点的电压值为VNO，第一支撑电容、第二支撑电容充电至饱和，当各功率元件及分压单元均能正常工作时，将第一分压单元与第一功率元件、第二功率元件并联，断开其他分压单元及各功率元件，匹配第一分压单元的阻抗，使第一电压检测器的检测值s1*Vdc，s1∈(1/2，1)，将第二分压单元与第三功率元件、第四功率元件并联，断开其他分压单元及各功率元件，并匹配第二分压单元的阻抗，使第一电压检测器的检测值为s2*Vdc，s2∈(0，1/2)；
分别获取各功率元件及分压单元正常导通时不同测试状态下第一电压检测器、第二电压检测器的各理论检测值；
检测第二功率元件、第一二极管或第二功率元件、第五功率元件时，将第二分压单元与串接后的第三功率元件、第四功率元件并联，断开第一分压单元，关断各功率元...

【专利技术属性】
技术研发人员：许颇，程琨，张玉娟，王一鸣，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33