功率变换电路、功率变换器、三电平电力变换电路及其故障保护方法技术

本申请提供一种功率变换电路、功率变换器、三电平电力变换电路及其故障保护方法，该三电平电力变换电路在六个功率器件的基础之上，增加了至少两个可控开关；各可控开关分别设置于，功率器件失效所导致不控整流工况下的电流回路中；且至少两个可控开关的截止方向相反，进而可以在任意电流方向的不控整流工况下，通过控制相应可控开关动作，断开相应的电流回路，避免过流过温的问题及故障的进一步扩大。大。大。

【技术实现步骤摘要】
功率变换电路、功率变换器、三电平电力变换电路及其故障保护方法


[0001]本申请涉及电力电子
，特别涉及一种功率变换电路、功率变换器、三电平电力变换电路及其故障保护方法。

技术介绍

[0002]在DC/AC变换电路的多种实现拓扑中，三电平拓扑由于具有高电压等级、高功率等级、谐波含量少等优点，相比较两电平拓扑可以输出更小电流达到输出相等功率等级的效果，进而能够减少主功率回路铜排的使用量，起到非常好的降本效果。
[0003]在实际应用中，三电平拓扑也面临着功率开关管因为过压、开通关断异常、局部温度过高、过流等异常工况而导致损坏的问题；因此，对于变流器模组的外部电路，通常会使用许多故障保护的电路，如过流保护、欠压保护、过压保护、过温保护等，以实现相应的保护功能。
[0004]然而，实际应用时，软件虽然可以在检测故障后，进行封波、不再开通关断功率开关管，但是在模组失效后带来的不控整流工况下，封波并不能解决过流过温问题，最终使得模组内部模块损坏严重，可能会引发多个模组失效。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种功率变换电路、功率变换器、三电平电力变换电路及其故障保护方法，以解决模组失效后不控整流工况下的过流过温问题。
[0006]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]本申请第一方面提供了一种三电平电力变换电路，包括：六个功率器件及至少两个可控开关；其中，
[0008]第一功率器件至第四功率器件，依次串联连接于所述三电平电力变换电路的直流侧正负极之间；
[0009]第二功率器件与第三功率器件的公共端，与所述三电平电力变换电路的交流侧相连；
[0010]第五功率器件和第六功率器件串联连接，所述第五功率器件的另一端用于连接所述第一功率器件与所述第二功率器件的公共端，所述第六功率器件的另一端用于连接所述第三功率器件与所述第四功率器件的公共端；
[0011]所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端，用于连接所述三电平电力变换电路的直流侧中点；
[0012]各所述可控开关分别设置于，功率器件失效所导致不控整流工况下的电流回路中；且所述电流回路中存在至少两个截止方向相反的所述可控开关。
[0013]可选的，各所述可控开关反向串联连接于：所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端及所述直流侧中点之间。
[0014]可选的，所述第一功率器件与所述第二功率器件的公共端，与所述第五功率器件之间，连接有一个所述可控开关；
[0015]所述第三功率器件与所述第四功率器件的公共端，与所述第六功率器件之间，连接有一个所述可控开关；
[0016]所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端，与所述直流侧中点之间，连接有一个所述可控开关；
[0017]且，所述第五功率器件两侧的所述可控开关，其截止方向相反；所述第六功率器件两侧的所述可控开关，其截止方向相反。
[0018]可选的，各所述可控开关分别为：带体二极管或反并联二极管的开关管。
[0019]可选的，所述第一功率器件至所述第四功率器件分别为：带体二极管或反并联二极管的开关管；
[0020]所述第五功率器件和所述第六功率器件分别为：二极管，或者，带体二极管或反并联二极管的开关管。
[0021]本申请第二方面提供一种三电平电力变换电路的故障保护方法，所述三电平电力变换电路为如上述第一方面任一种所述的三电平电力变换电路；所述故障保护方法，包括：
[0022]判断所述三电平电力变换电路是否出现故障；
[0023]若所述三电平电力变换电路出现故障，则控制所述三电平电力变换电路中的各功率器件均关断；
[0024]在所述三电平电力变换电路出现故障时，控制所述三电平电力变换电路中的各可控开关均关断。
[0025]可选的，控制所述三电平电力变换电路中的各可控开关均关断，包括：
[0026]以故障反馈信号直接控制各所述可控开关均关断；或者，
[0027]根据所述故障反馈信号，生成相应的控制信号，以控制各所述可控开关均关断。
[0028]可选的，控制所述三电平电力变换电路中的各功率器件均关断，包括：
[0029]对各所述功率器件进行封波处理。
[0030]可选的，判断所述三电平电力变换电路是否出现故障，包括：判断所述三电平电力变换电路是否出现过流故障。
[0031]本申请第三方面提供一种功率变换电路，包括：至少一个如上述第一方面任一种所述的三电平电力变换电路；
[0032]所述三电平电力变换电路的直流侧与直流母线相连；
[0033]所述直流母线的正极与中点之间连接于有正母线支撑电容，所述直流母线的中点与负极之间连接于有负母线支撑电容。
[0034]可选的，所述三电平电力变换电路的个数为3；
[0035]各所述三电平电力变换电路的直流侧并联连接于所述直流母线。
[0036]可选的，所述主电路还包括：至少一个DC/DC变换电路；
[0037]所述DC/DC变换电路的一侧连接所述直流母线。
[0038]本申请第四方面提供一种功率变换器，包括：控制器、主电路及辅助故障检测电路；其中，
[0039]所述主电路为如上述第三方面任一种所述的功率变换电路
[0040]所述辅助故障检测电路至少用于采集所述主电路中的电流；
[0041]所述辅助故障检测电路与所述控制器相连，所述主电路受控于所述控制器，所述控制器用于执行如上述第二方面任一种所述的三电平电力变换电路的故障保护方法。
[0042]本申请提供的三电平电力变换电路，其在六个功率器件的基础之上，增加了至少两个可控开关；各可控开关分别设置于，功率器件失效所导致不控整流工况下的电流回路中；且至少两个可控开关的截止方向相反，进而可以在任意电流方向的不控整流工况下，通过控制相应可控开关动作，断开相应的电流回路，避免过流过温的问题及故障的进一步扩大。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0044]图1为现有技术提供的ANPC三电平拓扑的结构示意图；
[0045]图2为本申请实施例提供的第六功率器件短路时的电流路径示意图；
[0046]图3为本申请实施例提供的第二功率器件短路时的电流路径示意图；
[0047]图4为本申请实施例提供的三电平电力变换电路的一种结构示意图；
[0048]图5为本申请实施例提供的三电平电力变换电路的另一结构示意图；
[0049]图6为本申请实施例提供的图4所示拓扑在第二功率器件和第六功率器件短路时的电流路径示意图；
[0050]图7a为本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平电力变换电路，其特征在于，包括：六个功率器件及至少两个可控开关；其中，第一功率器件至第四功率器件，依次串联连接于所述三电平电力变换电路的直流侧正负极之间；第二功率器件与第三功率器件的公共端，与所述三电平电力变换电路的交流侧相连；第五功率器件和第六功率器件串联连接，所述第五功率器件的另一端用于连接所述第一功率器件与所述第二功率器件的公共端，所述第六功率器件的另一端用于连接所述第三功率器件与所述第四功率器件的公共端；所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端，用于连接所述三电平电力变换电路的直流侧中点；各所述可控开关分别设置于，功率器件失效所导致不控整流工况下的电流回路中；且所述电流回路中存在至少两个截止方向相反的所述可控开关。2.根据权利要求1所述的三电平电力变换电路，其特征在于，各所述可控开关反向串联连接于：所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端及所述直流侧中点之间。3.根据权利要求1所述的三电平电力变换电路，其特征在于，所述第一功率器件与所述第二功率器件的公共端，与所述第五功率器件之间，连接有一个所述可控开关；所述第三功率器件与所述第四功率器件的公共端，与所述第六功率器件之间，连接有一个所述可控开关；所述第五功率器件与所述第六功率器件的公共端，与所述直流侧中点之间，连接有一个所述可控开关；且，所述第五功率器件两侧的所述可控开关，其截止方向相反；所述第六功率器件两侧的所述可控开关，其截止方向相反。4.根据权利要求1至3任一项所述的三电平电力变换电路，其特征在于，各所述可控开关分别为：带体二极管或反并联二极管的开关管。5.根据权利要求1至3任一项所述的三电平电力变换电路，其特征在于，所述第一功率器件至所述第四功率器件分别为：带体二极管或反并联二极管的开关管；所述第五功率器件和所述第六功率器件分别为：二极管，或者，带体二极管或反并联二极管的开关管。6.一种三电平电力变换电路的故障保护方法，其特征在于，所述三电平电力变换电路为如权利要求1至5任一项所述的三电平电力变换电...

【专利技术属性】
技术研发人员：程冰清，刘孟伟，彭超，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：