[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于有源中点箝位五电平变流器交流侧充电软启动电路的有源中点箝位五电平变流器交流侧充电软启动方法，其特征在于，所述电路，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；所述有源中点箝位五电平变流器单相桥臂包括：十二个具有反并联二极管的主开关和一个飞跨电容C_f，所述十二个具有反并联二极管的主开关管分别为：一个主开关管S₁、一个主开关管S₂、一个主开关管S₃、一个主开关管S₄、两个主开关管S₅、两个主开关管S₆、两个主开关管S₇、两个主开关管S₈，其中：两个主开关管S₅、一个主开关管S₃、一个主开关管S₁、一个主开关管S₂、一个主开关管S₄、两个主开关管S₈依次串联后与上母线电容C_UP、下母线电容C_DOWN并联，在主开关管S₁、S₂的连接点引出单相桥臂的交流出线，两个主开关管S₆、两个主开关管S₇依次串联后与主开关管S₃、S₁、S₂、S₄串联成的整体并联，主开关管S₆、S₇的连接点与上母线电容C_UP、下母线电容C_DOWN的连接点相连，飞跨电容C_f与主开关管S₁、S₂串联成的整体并联；所述方法包括以下步骤：步骤S01：上母线电容C_UP、下母线电容C_DOWN的电压均为零，飞跨电容C_fa、C_fb、C_fc的电压也为零，所述第一开关、所述第二开关均断开，有源中点箝位五电平变流器处于停机状态；此时，闭合所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₃、S₄、S₅、S₈，并闭合第二开关，由三相交流电源通过所述限流电阻给上母线电容C_UP、下母线电容C_DOWN和飞跨电容充电；步骤S02：当飞跨电容电压达到设定值E，其中E表示总母线电压设定值的四分之一，断开所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₃、S₄、S₅、S₈，并闭合所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₇，由三相交流电源通过所述限流电阻给上母线电容C_UP充电；步骤S03：当上母线电容C_UP电压达到设定值2E，即母线电压的二分之一时，断开所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₇，并闭合所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₆，由三相交流电源通过所述限流电阻给下母线电容C_DOWN充电；步骤S04：当下母线电容C_DOWN电压达到设定值2E，即母线电压的二分之一时，断开所述有源中点箝位五电平变流器中单相桥臂的主开关管S₆，并闭合第一开关，软启动过程完成，所述有源中点箝位五电平变流器处于待机状态。