一種變換器母線電容快速放電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于變流器、變頻器等大功率設(shè)備的母線電容進(jìn)行快速放電的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在變頻器或逆變器或變流器等大功率電力電子設(shè)備(下文簡(jiǎn)稱設(shè)備)中，停機(jī)后母線電容的電通常需要至少幾分鐘的時(shí)間才能放完。
[0003]所示為一個(gè)典型三相逆變器用到的拓?fù)潆娐罚淠妇€電容可能由I個(gè)或多個(gè)電容串聯(lián)組成，同時(shí)為了保證串聯(lián)的每個(gè)電容分到的電壓是一樣的，通常會(huì)在每個(gè)電容上并聯(lián)均壓電阻，在滿足均壓的前提下，為了保證該電阻不消耗太多的能量，通常電阻的阻值選的比較大。在設(shè)備停機(jī)后，母線電容的電通過(guò)該均壓電阻放掉，由于電阻阻值較大，通常母線電容放電時(shí)間需要幾分鐘才能完成。
[0004]某些應(yīng)用場(chǎng)合，要求加速停機(jī)后母線電容的放電速度。如所示，現(xiàn)有做法通常是在母線上加一個(gè)功率開(kāi)關(guān)和一個(gè)放電電阻R3，通過(guò)一個(gè)控制單元對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。該放電方法雖然加快了母線電容的放電速度，但是，采用該方法進(jìn)行母線電容放電不但增加了系統(tǒng)額外的器件和成本，同時(shí)，由于系統(tǒng)元件數(shù)量的變多，降低了整機(jī)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種變換器母線電容快速放電方法，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的放電速度慢、系統(tǒng)須增加放電元件導(dǎo)致整機(jī)可靠性降低的缺陷。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種變換器母線電容快速放電方法，所述變換器包括母線電容、控制器和由開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的變換橋臂，所述橋臂為兩電平橋臂或三電平橋臂，橋臂的相數(shù)為單相、二相或三相，每相橋臂的開(kāi)關(guān)管包括上管和下管；其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0007]S1、所述控制器檢測(cè)放電指令，有檢測(cè)指令進(jìn)入下一步，無(wú)檢測(cè)指令繼續(xù)檢測(cè)；
[0008]S2、所述控制器向至少一相所述橋臂的上管和下管發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并控制其他相的開(kāi)關(guān)管始終關(guān)閉；
[0009]所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)周期為T，在該周期的TO?T4的各期間內(nèi):
[0010]在TO?Tl區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述上管導(dǎo)通、所述下管關(guān)閉；
[0011]在Tl?T2區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述上管關(guān)閉、所述下管關(guān)閉；
[0012]在T2?T3區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述上管關(guān)閉、所述下管導(dǎo)通；
[0013]在T3?T4區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述上管關(guān)閉、所述下管關(guān)閉；
[0014]或在該周期的TO?T4的各期間內(nèi):
[0015]在TO?Tl區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述下管導(dǎo)通、所述上管關(guān)閉；
[0016]在Tl?T2區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述下管關(guān)閉、所述上管關(guān)閉；
[0017]在T2?T3區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述下管關(guān)閉、所述上管導(dǎo)通；
[0018]在T3?T4區(qū)間，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同一相橋臂的所述下管關(guān)閉、所述上管關(guān)閉；
[0019]S3、所述控制器檢測(cè)所述母線電容兩端電壓，當(dāng)該電壓小于預(yù)設(shè)電壓閾值，執(zhí)行下一步驟；當(dāng)該電壓大于等于該預(yù)設(shè)電壓閾值，繼續(xù)執(zhí)行步驟S2 ;
[0020]S4、所有開(kāi)關(guān)管停止動(dòng)作，放電結(jié)束。
[0021]在本發(fā)明的變換器母線電容快速放電方法中，所述控制器向一相所述橋臂的上管A和下管A發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；在步驟S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期間內(nèi):
[0022]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A導(dǎo)通、控制該下管A關(guān)閉；
[0023]在Tl?Τ2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A關(guān)閉、控制該下管A關(guān)閉；
[0024]在Τ2?Τ3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A關(guān)閉、控制該下管A導(dǎo)通；
[0025]在Τ3?Τ4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A關(guān)閉、控制該下管A關(guān)閉；
[0026]或在所述周期T的TO?Τ4的各期間內(nèi):
[0027]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A導(dǎo)通、控制該上管A關(guān)閉；
[0028]在Tl?Τ2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A關(guān)閉、控制該上管A關(guān)閉；
[0029]在Τ2?Τ3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A關(guān)閉、控制該上管A導(dǎo)通；
[0030]在Τ3?Τ4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A關(guān)閉、控制該上管A關(guān)閉。
[0031]在本發(fā)明的變換器母線電容快速放電方法中，所述控制器向兩相所述橋臂的上、下管發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，第一橋臂包括上管A和下管Α，第二橋臂包括上管B和下管B ;在步驟S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期間內(nèi):
[0032]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管Α、上管B導(dǎo)通、控制該下管Α、下管B關(guān)閉；
[0033]在Tl?Τ2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管Α、上管B關(guān)閉、控制該下管Α、下管B關(guān)閉；
[0034]在Τ2?Τ3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管Α、上管B關(guān)閉、控制該下管Α、下管B導(dǎo)通；
[0035]在Τ3?Τ4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管Α、上管B關(guān)閉、控制該下管Α、下管B關(guān)閉；
[0036]或在所述周期T的TO?Τ4的各期間內(nèi):
[0037]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管Α、下管B導(dǎo)通、控制該上管Α、上管B關(guān)閉；
[0038]在Tl?Τ2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管Α、下管B關(guān)閉、控制該上管Α、上管B關(guān)閉；
[0039]在Τ2?Τ3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管Α、下管B關(guān)閉、控制該上管Α、上管B導(dǎo)通；
[0040]在Τ3?Τ4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管Α、下管B關(guān)閉、控制該上管Α、上管B關(guān)閉。
[0041]在本發(fā)明的變換器母線電容快速放電方法中，所述控制器向三相所述橋臂的上、下管發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，第一橋臂包括上管A和下管Α，第二橋臂包括上管B和下管B，第三橋臂包括上管C和下管C ;在步驟S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期間內(nèi):
[0042]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管Α、上管B、上管C導(dǎo)通、控制該下管Α、下管B、下管C關(guān)閉；
[0043]在Tl?T2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A、上管B、上管C導(dǎo)關(guān)閉、控制該下管A、下管B、下管C關(guān)閉；
[0044]在T2?T3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A、上管B、上管C導(dǎo)關(guān)閉、控制該下管A、下管B、下管C導(dǎo)通；
[0045]在T3?T4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該上管A、上管B、上管C導(dǎo)關(guān)閉、控制該下管A、下管B、下管C關(guān)閉；
[0046]或在所述周期T的TO?T4的各期間內(nèi):
[0047]在TO?Tl區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A、下管B、下管C導(dǎo)通、控制該上管A、上管B、上管C關(guān)閉；
[0048]在Tl?T2區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A、下管B、下管C關(guān)閉、控制該上管A、上管B、上管C關(guān)閉；
[0049]在T2?T3區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A、下管B、下管C關(guān)閉、控制該上管A、上管B、上管C導(dǎo)通；
[0050]在T3?T4區(qū)間，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該下管A、下管B、下管C關(guān)閉、控制該上管A、上管B、上管C關(guān)閉。
[0051]在本發(fā)明的變換器母線電容快速放電方法中，所述橋臂為包括上管、下管、連接該上管、下管相連接端與所述母線電容的中位開(kāi)關(guān)管的T字形三電平結(jié)構(gòu)橋臂；
[0052]在步驟S2中，所述控制器控制所述橋臂的中位開(kāi)關(guān)管始終處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0053]實(shí)施本發(fā)明的變換器母線電容快速放電方法，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是:
[0054]1.放電速度提高，大大縮短了母線電容的放電時(shí)間；實(shí)驗(yàn)證明，使用本發(fā)明的方法，母線電容從500伏放電至O伏僅需50秒，使用現(xiàn)有放電方法，母線電容從500伏開(kāi)始放電，經(jīng)200秒后母線電容電壓尚有80伏左右，完全放電至O伏還需更多時(shí)間；
[0055]2.使用本發(fā)明的放電方法，系統(tǒng)無(wú)需增加任何硬件，系統(tǒng)可靠性高，成本低；
[0056]3.放電時(shí)，其輸出電壓不會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生任何影響，安全可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0057]圖1是現(xiàn)有大功率電力電子設(shè)備的變換電路拓?fù)鋱D。
[0058]圖2是現(xiàn)有母線電容放電的拓?fù)鋱D。
[0059]圖3是現(xiàn)有三相兩電平半橋變換電路拓?fù)鋱D。
[0060]圖4是本發(fā)明變換器母線電容快速放電方法實(shí)施例一的波形圖。
[0061]圖5是本發(fā)明變換器母線電容快速放電方法實(shí)施例二的波形圖。
[0062]圖6是本發(fā)明變換器母線電容快速放電方法實(shí)施例三的波形圖。
[0063]圖7是本發(fā)明變換器母線電容快速放電方法實(shí)施例四的波形圖。
[0064]圖8是T字形三電平變換電路拓?fù)洹?br>[0065]圖9是I字形三電平變換電路拓?fù)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0066]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0067]實(shí)施例一
[0068]如圖3所示的三相兩電平半橋變換電路，變換器包括母線電容C、控制器和三個(gè)兩電平橋臂:A相橋臂、B相橋臂和C相橋臂，A相橋臂的開(kāi)關(guān)管包括上管Sm和下管S dl，B相橋臂的開(kāi)關(guān)管包括上管Su2和下管S d2，C相橋臂的開(kāi)關(guān)管包括上管Su3和下管S d3。
[0069]如圖3、圖4所示，本實(shí)施例的變換器母線電容快速放電方法包括如下步驟:
[0070]1、控制器檢測(cè)放電指令，當(dāng)檢測(cè)到有檢測(cè)指令時(shí)進(jìn)入下一步，未檢測(cè)到指令繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。
[0071]2、控制器向A相、B相、C相橋臂的上管Sm、SU2、Su3和下管S dl、Sd2、Sd3發(fā)送脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)周期為T，開(kāi)關(guān)頻率為1/T，在該周期T的TO?T4的各期間內(nèi):
[0072]在TO?Tl區(qū)間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制上管Sm、Su2、Su3導(dǎo)通，控制下管Sdl、Sd2、Sd3關(guān)閉。
[0073]在Tl?T2區(qū)間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制上管Sm、Su2、Su3關(guān)閉，控制下管S dl、Sd2、Sd3關(guān)閉。
[0074]在T2?T3區(qū)間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制上管Sm、Su2、Su3關(guān)閉，控制下管S dl、Sd2、Sd3導(dǎo)通。
[0075]在T3?T4區(qū)間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制上管Sm、Su2、Su3關(guān)閉，控制下管S dl、Sd2、Sd3關(guān)閉。
[0076]3、控制器檢測(cè)母線電容C兩端電壓，當(dāng)該電壓小于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，執(zhí)行下一步驟；當(dāng)該電壓大于等于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行步驟2。
[0077]4、所有開(kāi)關(guān)管停止動(dòng)作，放電結(jié)束。
[0078]由于三相橋臂的上管或下管同時(shí)動(dòng)作，所以，其輸出電壓并不會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生任何影響；同時(shí)由于三相橋臂同時(shí)動(dòng)作，橋臂中也不會(huì)產(chǎn)生電流，開(kāi)關(guān)管可以以非常高的頻率動(dòng)作，加速放電。
[0079]如圖8所示，在其他實(shí)施例中，變換器的橋臂可以采用包括上管P、下管N、連接該上管P、下管N相連接端與母線電容的中位開(kāi)關(guān)管O、中位開(kāi)關(guān)管U的T字形三電平電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)橋臂。此時(shí)，在上述步驟2中，控制器向該橋臂的中位開(kāi)關(guān)管O、中位開(kāi)關(guān)管U發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制該中位開(kāi)關(guān)管中位開(kāi)關(guān)管O、中位開(kāi)關(guān)管U處于關(guān)閉狀態(tài)即