[发明专利]一种应用于交直流双向逆变电源模块的预充电电路

说明书

本发明涉及电力电子领域，具体是一种应用于交直流双向逆变电源模块的预充电电路，包括正向预充电回路、反向预充电电路和旁路整流电路，其中，正向预充电电路满足电源模块工作在DC到AC(逆变模式)下的母线电容预充电需求，与反向预充电电路共用一组预充电电阻RY；反向预充电电路满足电源模块工作在AC到DC(整流模式)下的母线电容预充电需求；旁路整流电路与模块主电路功率开关的体二极管自然整流得到相同的整流电压。满足逆变电源模块应用在不同工作模式的预充电需求，保证系统上电可靠。由于预充电电阻是公用的，避免了额外预充电电阻的数量增加，提高了预充电电阻的利用率，并且具有较短的充电时间与较小的预充电损耗的优越性。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种应用于交直流双向逆变电源模块的预充电电路。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，新型电力半导体器件地推动，不同的应用场合对于不同的电能转换方式的需求得到了实现。在新能源的应用成为产业热点之后，相应的电力电子换能方式应运而生。另外，日益增长的电能需求意味着，电子电子转换设备正朝着高压大功率方向快速发展。

预充电电路是交直流双向逆变电源模块的一个重要组成部分，其承担的主要功能是当系统上电时，先对母线电容进行预充电。避免上电时强大的冲击电流损坏相关元器件，甚至损坏整个电源模块，对上电的安全性与可靠性造成不利影响。

在不同电源应用领域提出的预充电电路及预充电方法，受限于单向功率流动或者其所涉及较低功率等级，电压等级的应用场合。对于大功率双向交直流逆变电源模块，无法满足要求。

鉴于目前预充电方案存在的不适用性，本专利提出一种应用于双向交直流逆变电源模块的预充电电路。分别通过两条预充电回路为母线电容充电，从而满足逆变电源模块应用在不同工作模式的预充电需求，保证系统上电可靠。另外，预充电电阻在两条预充电回路中是公用的，避免了额外预充电电阻的数量增加，很好地提高了预充电电阻的利用率，并且具有较短的充电时间与较小的预充电损耗的优越性。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出了一种应用于交直流双向逆变电源模块的预充电电路，包括正向预充电电路和反向预充电电路，目的是保证安全可靠地给系统上电，避免闭合开关时由于输入端与母线电容极高的电位差引发的冲击电流造成系统的损坏。

一种应用于交直流双向逆变电源模块的预充电电路，根据逆变电源模块双向功率流的特点，分为正向预充电电路和反向预充电电路，分别满足逆变电源工作在DC到AC，即逆变模式；工作在AC到DC，即整流模式下的预充电需求。

当逆变电源模块工作在逆变模式下，高压直流输入，两条输入进线分别为L和N。直流侧主断路器QS1与直流输入端串联，闭合主断路器，A点与B点电压即为输入电压。直流侧主接触器KM1串联在主断路器与母线电容之间，此时如果直接闭合KM1，输入端直接与母线电容相连，足够大的母线(mF级)电容在闭合主接触器的瞬间会形成容性短路，强大的浪涌电流(千安培级)会导致接触器触点粘连，损坏主接触器，另外，极大的充电电流会对母线电容造成损伤，损害电容性能，缩短电容的使用寿命，从而对整个系统的设备安全性，可靠性带来极其不利的影响。因此，在闭合主接触器KM1之前，先通过预充电电路，对母线电容进行充电，使得主接触器KM1两端电位差基本一致。

所述正向预充电电路，包含直流输入端、主断路器QS1、主接触器KM1、母线电容CBUS、预充电电阻RY和整流桥D1，当闭合主断路器QS1后，主接触器KM1保持断开状态，功率流从输入端经过主断路器到达整流桥D1，经过D1后再经过预充电电阻R，功率流最终到达母线电容C_bus，通过预充电电阻的限流作用，为母线电容充电，在规定的时间内，将母线电容电压升高到与输入电压相等。也就是说，主接触器KM1两端电压基本相等。因此，在预充电结束后，系统正常上电，闭合KM1，由于其两端电位差可以忽略不计，不会造成大的冲击电流，保护主接触器，母线电容以及主电路功率器件。