[发明专利]有源中点箝位五电平变流器直流侧充电软启动电路及方法

说明书

本发明公开了一种有源中点箝位五电平变流器直流侧充电软启动电路及方法，所述电路包括：包括：开关K1、K2，限流电阻R1，分压电阻R2、R3，上母线电容，下母线电容，以及有源中点箝位五电平变流器单相桥臂。方法为：通过主开关的闭合，对飞跨电容和母线电容同时充电；飞跨电容电压达到设定值后，对母线电容单独充电。本发明结构简单，控制方便，增加的辅助支路较少；通过对主开关的控制，保证各主开关的电压应力均不高于母线电压的四分之一，实现安全可靠高效的软启动。该软启动方法不会影响主电路在正常工况下的工作，且辅助器件仅存在于母线之上，本发明适用于单相ANPC电路、三相三线制、三相四线制的ANPC逆变器电路。

技术领域

本发明涉及一种适用于有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变流器的直流侧充电的软启动方法，尤其是一种安全可靠高效的直流侧充电的软启动方法。

背景技术

有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变流器，其电路如图1所示，它由十二个有反并联二极管的全控主开关(S₁～S₈)和一个飞跨电容(C_f)构成。这种单相五电平变流器能够实现并网发电功能，也可以带负载独立运行和驱动电机，而且电路中主开关管的电压应力均为母线电压的四分之一。但是，电路中存在较多的电容，包括母线电容和飞跨电容，在电容建压策略方面有着较大的困难，既不能产生很大的充电电流，又不能增大主开关管的电压应力。

经检索，公开号为202261005U的中国专利申请，该实用新型提供了一种ANPC五电平变流器的预充电电路，包括整流部分、限流部分和分压部分，三相不可控整流得到的电压，通过限流电阻，给母线电容和飞跨电容充电，并根据大电阻的分压比为母线电容和飞跨电容充电值设定值。该实用新型解决了该变流器拓扑结构直接充电造成的过电流问题，并将电容器电压充至设定值。

上述202261005U中提出的软启动电路，其主要目的在于解决该拓扑直接充电造成的过电流问题，因此并不是安全可靠高效的软启动，而且适用性不强，不能同时适用于单相ANPC电路、三相三线制、三相四线制的ANPC逆变器电路的软启动。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变流器的直流侧充电的软启动电路和方法，利用直流侧电源给变流器中的电容充电，结构简单，控制方便，增加的辅助支路较少，能够实现安全可靠高效的软启动。

根据本发明的第一目的，提供一种基于有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变流器直流侧充电软启动电路，包括：开关K1、K2，限流电阻R1，分压电阻R2、R3，上母线电容C_UP，下母线电容C_DOWN，以及有源中点箝位五电平变流器单相桥臂；其中：

开关K2的一端连接直流侧电源，限流电阻R1的一端连接开关K2的另一端，限流电阻R1的另一端与上母线电容C_up的上端相连或者与下母线电容C_DOWN的下端相连，开关K1与限流电阻R1并联，分压电阻R2、R3与上母线电容C_UP、下母线电容C_DOWN分别并联，源中点箝位五电平电路单相桥臂的三端输入分别与上母线电容C_UP的上端、上母线电容C_UP的下端即下母线电容C_DOWN的上端、下母线电容C_DOWN的下端相连，有源中点箝位五电平变流器单相桥臂的输出端与输出滤波电感L相连。