[实用新型]一种新型电压平衡器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子元件领域，具体涉及一种新型电压平衡器。

背景技术

随着社会发展速度的日益加快，人类对能源的需求不断提高，化石能源的日益枯竭与社会发展对能源的高需求之间的矛盾，迫使人们越来越关注可再生能源的开发和利用，基于电池储能系统的风能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等可再生新能源发电技术得到了前所未有的飞速发展。

VSC控制直流配电网的总电压Vdc维持在(760V，±5％)，并起到无功补偿、谐波治理和平衡三相不对称电流的作用，而VBC将两极直流电压控制在(±380V，±5％)。在直流侧总电压满足要求的前提下，当直流负荷或DG在两极之间分布不平衡，将导致正负极电压偏离额定值。因此，VBC的作用在于进一步使正负极电压保持平衡，而不受直流负荷或DG分布不平衡的影响。对于小容量DG和直流负荷，可接入由正极或负极与中性线构成的相间380V回路，容量较大的DG及直流负荷，接入由正负两极构成的线间760V回路。

常见的传统VBC的结构由一个半桥结构，再加两个串联电容组成，通过控制电感电流的大小和方向实现对两个电容电压的平衡控制。因这种结构采用半桥结构，可能会产生桥臂直通而造成短路的问题，且其控制也相对复杂。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种新型电压平衡器，避免了传统桥式拓扑结构中功率开关直通问题，提高了系统可靠性；通过该电压平衡器构造一条中线，形成电压为(380V，±5％)的双极性三线制直流配电网，使直流配电网具有760V和380V两种电压等级，提高了系统的灵活性。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种新型电压平衡器，包括P-cell桥臂、N-cell桥臂、电感L1、电感L2、分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2，P-cell桥臂和N-cell桥臂反向耦合，分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2串联，中点接地，N-cell桥臂由MOSFET开关S1和高开关频率二极管D1构成，P-cell桥臂由MOSFET开关S2和高开关频率二极管D2构成，P-cell桥臂、N-cell桥臂中点串联电感L1、电感L2，电感L1、电感L2之间的中点分别与分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2相连接；P-cell桥臂的MOSFET开关S1和N-cell桥臂MOSFET开关S2独立控制。

作为优选，所述电压平衡器设有电压上限Vupper、电压下限Vlower、允许上限Vupper-allown、允许下限Vlower-allown和约束直流侧两极电压的运行区间。

作为优选，所述电压平衡器采用基于恒定电流脉冲的触发模式控制。

作为优选，所述电压平衡器采用周期性跳跃技术的开关工作模式。

本实用新型具有以下有益效果：

避免了因功率开关串联不同相而引发的电流击穿问题；因通过电力开关二极管的电流是单向的，可以提高可靠性，使得电源开关的反向恢复损耗大大降低；利用MOSFET开关和高开关频率二极管的结合，可以大大降低电压平衡器的重量和体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种新型电压平衡器的结构示意图。

图2(a)-图2(d)为图1中VBC基于CCM模式的四个基本运行过程；

图3为基于恒定电流脉冲的触发模式控制的VBC控制框图；

图4(a)-图4(d)为本实用新型实施例一种新型电压平衡器三种不同工作模式下的波形示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种新型电压平衡器，包括P-cell桥臂、N-cell桥臂、电感L1、电容L2、分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2，P-cell桥臂和N-cell桥臂反向耦合，分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2串联，中点接地，P-cell桥臂由MOSFET开关S1和高开关频率二极管D1构成，N-cell桥臂桥臂由MOSFET开关S2和高开关频率二极管D2构成，P-cell桥臂、N-cell桥臂中点串联电感L1、电感L2，电感L1、电感L2之间的中点分别与分裂直流母线电容器C1和分裂直流母线电容器C2相连接；P-cell桥臂的MOSFET开关S1和N-cell桥臂的MOSFET开关S2独立控制。