[发明专利]一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力变换的方法，具体讲涉及一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法。

背景技术

随着电力电子器件的发展，可关断器件的耐压值不断提升，其耐压值最高已经达到6.5kV，但是单个器件仍然无法直接应用于高压领域。ABB公司开发了易于串联的压接式IGBT，但是不对外出售。WestCode公司也开发了压接式IGBT，但是价格很贵，且性能还未得到验证。普通的IGBT进行串联的技术也有诸多缺点，例如，串联的IGBT的数目不能太多，损耗比较大，控制比较复杂，可靠性也大幅降低。

而可四象限运行的高压大容量变流器和高压直流斩波都需要能够阻断高电压的可关断器件或是能实现高压斩波功能的电力电子电路，因此，可靠性高，易于扩展的，能够阻断高电压的电力电子电路便成为高压大容量变流器和高压直流斩波的关键所在。

发明内容

本发明提出了一种可靠性高，易于扩展的能够阻断高电压的电力电子电路及控制方法。其控制方法简单，容易实现。

本发明采用如下方案实现本发明的目的：

一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于：

所述的可阻断高电压的电力电子电路由多个链节串联连接构成；

所述的链节由电力电子器件和电容等构成，正常工作时，所述的电容的电压为Uc，通过控制电力电子器件的开通和关断，使所述的链节可以输出三种电压：零电压、正的电容电压（+Uc）、负的电容电压（-Uc）；

所述的可阻断高电压的电力电子电路有两中状态：导通状态和阻断状态；

当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通状态时，所述的多个链节输出的电压之和约为零，所述的可阻断高电压的电力电子电路中可以流过较大的电流；

当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于阻断状态时，所述的多个链节输出的电压之和大于或等于所述的可阻断高电压的电力电子电路的外加电压值（Uout），此时仅有很小的电流流过；

当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通或阻断状态时，可以控制各模块进行充放电，用于调整各个模块的电压。

如权利要求1中所述的可阻断高电压的电力电子电路，其特征在于，所述的多个链节的电容电压值的差别可以较大，只要保证在安全工作的范围内。

所述的可阻断电压的电力电子电路中包含检测电路，控制电路，保护电路等，用于检测并控制这个装置的运行状态，同时对整个装置进行保护。

所述的链节由两个可关断电力电子器件（T1，T2）、两个二极管（D1，D2）以及电容构成；

其中所述的可关断电力电子器件T1的正极和所述的二极管D1的正极相连，作为所述的链节的正极；

所述的可关断电力电子器件T2的正极、所述的二极管D1的负极和所述的电容的正极相连；

所述的可关断电力电子器件T1的负极、所述的二极管D2的正极和所述的电容的负极相连；

所述的可关断电力电子器件T2的负极和所述的二极管D2的负极相连，作为所述的链节的负极；

通过控制所述的可关断电力电子器件（T1、T2）的开通和关断，可以控制所述的链节输出的电压和链节中电容的充放电。

附图说明

图1是可阻断高电压的电力电子电路的拓扑结构。

图2是可阻断高电压的电力电子电路应用于高压直流斩波。

具体实施方式

本发明所提出的可阻断高电压的电力电子电路，现结合附图和具体实施方式说明如下：

如图2所示，是可阻断高电压的电力电子电路应用于直流斩波中，整个电路由11个链节构成，链节中的IGBT的耐压值为1.7kV，电容的大小为1mF；其中直流电压源Udc为10kV，平波电抗器L为30mH，电容C为1mF，电阻R为200Ω，每个链节的电压参考值为910V，；链节的开关频率为1000Hz，链节中的两个IGBT轮流导通，因此，每个IGBT的开关频率为500Hz，所有链节要尽量同时导通，同时关断；由于各个链节中的电容大小，以及损耗不可能完全相同，链节的导通和关断也不会完全同步，因此会造成各个链节的电容电压不平衡，必须对各个链节中的电容电压进行平衡控制，以保证整个电路的正常工作。