[发明专利]一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法和系统。

背景技术

若干个低压功率单元输出直接串联的方式实现高压输出的拓扑结构应用越来越广泛，在高压变频器、静止同步补偿器（又称STATCOM、静止无功发生器或SVG）以及高压风电变流器当中都有应用到。

单元级联拓扑结构具有以下优点：1）使用串联的方法可以将耐压低、开关频率也不高的功率器件直接应用到高压大功率场合；2）在串级电路设计上可以使用功率单元旁路技术，这样当某个单元发生故障时，控制系统可以直接将故障单元旁路，电路仍可继续工作。

如图1a所示的功率单元结构，功率单元由整流桥、中间直流侧电容以及H桥逆变器组成，这种功率单元可应用到高压变频器、高压风电变流器当中。图1b与图1a所不同的是，图1b采用带有IGBT的整流桥，可实现高压变频器的四象限运行。如图2所示的另一功率单元结构，功率单元直流侧电容以及H桥逆变器组成，这种功率单元应用到静止同步补偿器当中，通过多个功率单元的级联可组成链式的静止同步补偿器。图3是一中性点箝位式全桥逆变器的单元结构。

以上功率单元通常使用电容作为直流侧电压支撑器件。由于电容的特性，需要增加放电电路作为停机时的单元能量的泄放装置。若装置中增加放电电路，则增加了功率单元的复杂性，同时降低了可靠性，且增加了单元及整机成本。另外，由于母线特性的复杂度，增加了调试控制的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种级联的功率单元的放电控制方法和系统，利用功率单元中的逆变桥和旁路电路短路直流侧电容，达到母线电压泄放到需要的水平和配合母线动态平衡控制的效果，同时降低了系统的成本。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种级联拓扑的功率单元的放电控制方法，功率单元包括依次并联的直流侧电容、逆变桥和旁路电路，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、接收触发所述功率单元放电的指令；

S2、导通所述逆变桥和所述旁路电路，使所述直流侧电容的两极通过所述逆变桥及所述旁路电路形成短路，进行放电。

优选地，所述逆变桥包括两两地组成所述逆变桥的两个桥臂的四组开关器件，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、导通所述旁路电路；

S22、分别输出具有预定占空比的控制信号到所述四组开关器件，使所述直流侧电容的两极通过四组开关器件中分别处于不同桥臂的上半桥和下半桥且同时导通的两组开关管及所述旁路电路形成短路，进行放电。

优选地，所述步骤S2还包括以下子步骤：

S23、在所述步骤S21和S22之间，关断所述四组开关器件。

优选地，所述逆变桥包括两两地组成所述逆变桥的两个桥臂的四组开关器件，所述步骤S1包括以下步骤：

S24、分别输出具有预定占空比的控制信号到所述四组开关器件；

S25、导通所述旁路电路，使所述直流侧电容的两极通过四组开关器件中分别处于不同桥臂的上半桥和下半桥且同时导通的两组开关管及所述旁路电路形成短路，进行放电。

优选地，所述方法还包括步骤：

S3、接收到停止放电的指令时，控制所述逆变桥和/或所述旁路电路，以使所述直流侧电容停止放电。

优选地，所述方法还包括步骤：

S4、调节输出所述四组开关器件的控制信号的占空比，以调节短路所述直流侧电容的时间。

提供一种级联拓扑的功率单元的放电控制系统，功率单元包括依次并联的直流侧电容、逆变桥和旁路电路，所述系统包括：

指令接收单元，用于接收触发所述功率单元放电的指令；

控制单元，用于导通所述逆变桥和所述旁路电路，使所述直流侧电容的两极通过所述逆变桥及所述旁路电路形成短路，进行放电。

优选地，所述逆变桥包括两两地组成所述逆变桥的两个桥臂的四组开关器件，所述控制单元包括：

第一控制模块，用于在接收到触发所述功率单元放电的指令之后，导通所述旁路电路；

第二控制模块，用于在导通所述旁路电路之后分别输出具有预定占空比的控制信号到所述四组开关器件，使所述直流侧电容的两极通过四组开关器件中分别处于不同桥臂的上半桥和下半桥且同时导通的两组开关管及所述旁路电路形成短路，进行放电。

优选地，所述控制单元还包括：

第三控制模块，用于在接收到触发所述功率单元放电的指令之后，导通所述旁路电路之前，关断所述四组开关器件。