[发明专利]有源中点箝位五电平变流器交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交流侧充电软启动电路及方法，包括：三相交流电源，限流电阻，与限流电阻并联的第一开关，与限流电阻串联的第二开关，以及上母线电容C_up、下母线电容C_down；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。本发明利用三相交流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；实现安全可靠高效的软启动。所述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三相电源与桥臂之间，不仅适用于三相三线制的ANPC逆变器电路，而且适用于三相四线制的ANPC逆变器电路和两相ANPC桥臂的H桥电路。

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)变流器的交流侧充电的软启动方法，尤其是一种安全可靠高效的交流侧充电的软启动电路和方法。

背景技术

有源中点箝位五电平(ANPC-5L)三相变流器，其电路如图1所示，其每相桥臂由十二个有反并联二极管的主开关管(S₁、S₂、S₃、S₄、两个S₅、两个S₆、两个S₇、两个S₈)和一个飞跨电容(C_f)构成。这种三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。但是该专利提出的软启动策略主要目的只是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，不能同时适用于两相ANPC桥臂的H桥电路、三相三线制/三相四线制的ANPC电路。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供适用于有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变流器的交流侧充电的软启动电路和方法，不仅适用于三相三线制的ANPC逆变器电路，而且适用于三相四线制的ANPC逆变器电路和两相ANPC桥臂的H桥电路。

根据本发明的一个方面，提供一种有源中点箝位五电平变流器交流侧充电软启动电路，包括：三相交流电源，限流电阻，与限流电阻并联的第一开关，与限流电阻串联的第二开关，以及上母线电容C_up、下母线电容C_down；其中：

所述限流电阻至少两个，所述第一开关数量与所述限流电阻数量相同，其中一个所述限流电阻与一个所述第一开关并联；所述第二开关数量为3个，连接于所述三相交流电源的三相与所述有源中点箝位五电平变流器的单相桥臂之间；所述有源中点箝位五电平变流器的单相桥臂同时连接到所述上母线电容C_UP、所述下母线电容C_DOWN之间；

一个所述限流电阻经与其串联的一个所述第二开关连接到所述有源中点箝位五电平变流器中任一单相桥臂；每个所述限流电阻与所述三相交流电源之间设置一个输出滤波电感L。