[发明专利]基于瞬态电量平衡的无源无损无接触一体化直流母排方法

摘要

本发明公开了一种基于瞬态电量平衡的无源无损无接触一体化直流母排方法，属于电力电子应用技术领域，其特征在于：该直流母排为连接整流器元件与逆变器开关器件之间的连线，其耐压和电流密度均满足最大设计值要求；正负母排间的分布电容与母排分布电感相适应，形成瞬态能量互补关系，在一个关断过程中，分布电感上能量全部转移到分布电容上；正负母排之间填充相对介电常数为εr的绝缘材料，以满足分布电容值的要求；该直流母排形成无源无损无接触的层叠母排形式。本发明的一体化直流母排，既能够提高变换器的可靠性，又能够提高变换器的电磁兼容性，并且应用了一体化直流母排的变换器中无需加装吸收电路。

主权项

基于瞬态电量平衡的无源无损无接触一体化直流母排方法，其特征在于，依次含有以下步骤：步骤(1)：构造一个两电平电压型变换器用的一体化直流母排：在整流桥输出端与滤波电容阵列之间用铜条连接，在所述滤波电容阵列与开关器件模块的端子之间采用经过优化的两层层叠结构的所述一体化直流母排连接，所述一体化直流母排采用介电常数为εr＝4的绝缘介质填充物作为正母排、零母排和负母排相互之间的绝缘材料，并相对固定，一体化成型，其中：顶层为正母排和一部分零母排，底层为负母排和另一部分零母排，所述一体化直流母排中有多个安装铝电解电容的开孔，采用螺旋紧固的方式实现铝电解电容与母排的连接，同时，按照设计所需的电流和滤波电容排布计算出所述一体化母排的结构参数：铜皮厚度δ、母排长度l、母排宽度w，以及根据设计的绝缘等级确定正、负母排间的间距d，所述滤波电容排布是指根据所述滤波电容安装位置对母排进行区段划分的区段数目，设定：沿电流方向把整流桥输出端与开关器件模块端子之间的母排以滤波电容阵列为分割线分成四个区段；步骤(2)：依次按以下步骤对步骤(1)所述一体化直流母排用缩短所述滤波电容阵列与开关器件端子之间的距离的一体化原则对一体化直流母排进行优化设计：步骤(2.1)把所述一体化直流母排的结构参数以及对所述一体化直流母排等效电路中介于所述整流桥输出端与开关器件模块的端子之间的所述滤波电容阵列进行划分的区段数输入计算机；步骤(2.2)在所述各母排间填充所述绝缘介质，在用绝缘纸替代的条件下采用基于部分元等效电路方法的Ansoft Q3D Extractor软件包计算各所述区段的杂散电感值，其中包括：变换器整流桥与直流母线滤波电容之间的杂散电感Lbar1_P和Lbar1_N，以及其它区段直流母线的杂散电感Lbar2_P、Lbar2_N、Lbar3_P、Lbar3_N、Lbar4_P和Lbar4_N，共四个区段；步骤(2.3)把步骤(2.2)得到的参数和三个事先已知的数值都相等的滤波电容值CDC1、CDC2和CDC3，以及器件内部杂散电感LIGBT的值代入所述一体化直流母排的一体化等效电路中进行仿真计算，考察开关器件在关断过程中的关断电压尖峰值，若大于设定的优化值700V，则执行步骤(2.4)；步骤(2.4)采用介电常数为εr＝4的绝缘介质代替所述绝缘纸对所述一体化母排的空隙进行填充，同时缩短最后一个滤波电容CDC3与所述开关器件模块的端子之间的距离，再采用步骤(2.2)所述的Ansoft Q3D Extractor软件包计算所述各区段母排的杂散电感Lbar和分布电容Cbar，并把得到的参数值代入所述的一体化直流母排的等效电路中进行仿真计算，考察开关器件在关断过程中的关断电压尖峰值，若仍大于设定的优化值700V，则重复步骤(2.4)中所述的再次缩短最后一个滤波电容CDC3与所述开关器件模块的端子之间的距离，再重复执行步骤(2.4)，一直到满足关断电压尖峰值不大于优化值时为止。