CN104578018A - 电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置，解决了三相桥式电力电子变换系统中无法对直流母线电容电压进行快速泄放的问题。该方法利用电力电子器件的损耗来进行直流母线电容电压的泄放，包括：当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制该三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；控制该三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

Description

电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置。

背景技术

在目前的三相桥式电力电子变换系统中，系统停机时直流母线电容仍会存在较高的电压，为避免高压对设备维护人员造成人身伤害，需要对该直流母线电容电压进行泄放，使该直流母线电容电压在一定的时间内泄放至安全电压以下。

图1所示为一种常见的三相桥式电力电子变换系统，包括输入开关101、滤波器102、可控整流器103、直流母线电容C和电阻R，其中，滤波器102具体可以为LCL滤波器或者LC滤波器。三相桥式电力电子变换系统对输入的交流电进行转换后输出至负载，当接收到系统停机指令时，三相桥式电力电子变换系统的主开关断开，在图1所示的三相桥式电力电子变换系统中，主开关具体指位于系统最前端、连接系统输入电源的输入开关101，在其它的三相桥式电力电子变换系统中，主开关具体还可以包括位于系统最末端、连接系统负载的输出开关。现有技术中，在三相桥式电力电子变换系统的主开关断开后，利用和直流母线电容C并联的电阻R来实现电容电压的泄放。

然而，现有技术中利用电阻R实现电容电压泄放的方案，电压泄放速度较慢，在很多应用场景中不能满足用户对电容电压泄放速度的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置，用以解决无法对直流母线电容电压进行快速泄放的问题。

本发明实施例提供的一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法，包括：

当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

控制所述三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

本发明实施例还提供的一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放装置，包括：

第一控制单元，用于当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

第二控制单元，用于控制所述三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

本发明的有益效果包括：

本发明实施例提供的方案中，在接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令，控制三相桥式电力电子变换系统的主开关断开后，控制该三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态，通过可控变流器中电路电子器件的损耗可以消耗直流母线电容能量，能够提高直流母线电容电压的泄放速度，实现直流母线电容电压的快速泄放，进而提高系统安全性。并且，本发明实施例提供的方案不需要改变三相桥式电力电子变换系统的现有结构，无需增加额外的器件或装置。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为一种三相桥式电力电子变换系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法流程图；

图3为本发明实施例1提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法详细流程图；

图4为本发明实施例2提供的三相桥式电力电子变换系统的结构示意图；

图5为本发明实施例2提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法详细流程图；

图6为本发明实施例3提供的三相桥式电力电子变换系统的结构示意图；

图7为本发明实施例3提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法详细流程图；

图8为本发明实施例提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放装置的示意图。

具体实施方式

为了给出对三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压进行快速泄放的实现方案，本发明实施例提供了一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法及装置，结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法，如图2所示，包括：

步骤201、当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制该三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

步骤202、控制该三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

其中，与直流母线电容并联的可控变流器具体可以为与直流母线电容并联的可控整流器，也可以为与直流母线电容并联的逆变器，也可以为与直流母线电容并联的可控整流器和逆变器；主开关，具体可以仅包括连接系统输入电源的输入开关，也可以仅包括连接系统负载的输出开关，也可以同时包括输入开关和输出开关。

可控变流器工作于逆变状态时，直流母线电容连接的是可控变流器的电压输入端，直流母线电容电压即为可控变流器的输入电压，工作于逆变状态的可控变流器将直流输入转换为交流输出，可控变流器中电路电子器件的损耗可以消耗直流母线电容能量，因此能够提高直流母线电容电压的泄放速度。并且，通过控制流过可控变流器的电流大小，可以改变直流母线电容电压的泄放速度，当流过可控变流器的电流越大时，直流母线电容电压泄放速度越快。但是，在实际控制时并不能一味地增大流过可控变流器的电流，还需要考虑到线路中各器件的参数、应力要求，不能超出各器件的使用条件，以防止损坏器件。

而当可控变流器工作于整流状态时，直流母线电容连接的是可控变流器的电压输出端，即此时无法消耗直流母线电容能量。

进一步的，可以根据经验值、历史数据等确定直流母线电容电压泄放至预设电压（即安全电压）所需的泄放时长，在可控变流器工作在逆变状态的时长到达该泄放时长时，控制可控变流器停止工作。

较佳的，可以对直流母线电容电压进行实时检测，实时判断直流母线电容电压是否低于预设电压；当确定直流母线电容电压低于预设电压时，控制可控变流器停止工作；当确定直流母线电容电压不低于预设电压时，使其继续工作在逆变状态。

进一步的，当接收到电力转换系统停机指令时，还可以先控制该电力转换系统中的可控变流器停止工作，再控制该电力转换系统的主开关断开，以防止突然脱载引起的系统故障。

该直流母线电容电压的泄放流程的执行主体可以为独立的装置，也可以为现有三相桥式电力电子变换系统中用于控制主开关通断状态、可控变流器工作状态的系统控制器。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压泄放方法进行详细描述。

实施例1：

在本发明实施例1中，三相桥式电力电子变换系统如图1所示，三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器为可控整流器103，主开关为输入开关101，滤波器102具体为LCL滤波器。

图3为图1所示的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法的详细流程图，具体包括：

步骤301、当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制三相桥式电力电子变换系统中的可控整流器103停止工作。

步骤302、控制三相桥式电力电子变换系统的输入开关101断开。

步骤303、控制可控整流器103工作在逆变状态。

并且，控制可控整流器103输出的电流大小应考虑到线路中各器件的参数、应力要求，不能超出各器件的使用条件，以防止损坏器件。

此时，图1所示的三相桥式电力电子变换系统中，直流母线电容C、可控整流器103和滤波器102构成了一个回路。

步骤304、实时获取三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压。

步骤305、判断三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压是否低于预设电压。

当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压不低于预设电压时，返回步骤304；当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压低于预设电压时，进入步骤306。

步骤306、控制可控整流器103停止工作。

此时，三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压已低于预设电压，电容电压泄放完毕。

可见，图1所示的三相桥式电力电子变换系统采用本发明实施例1提供的上述电容电压泄放方案，相比于现有技术中仅通过电阻R实现对直流母线电容电压的泄放的方案，还可以通过可控整流器103及滤波器102消耗直流母线电容电压，因此能够提高电容电压泄放速度，进而提高系统安全性。

实施例2：

在本发明实施例2中，三相桥式电力电子变换系统如图4所示，三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器包括可控整流器403和逆变器404，主开关包括连接输入电源的输入开关401和连接系统负载的输出开关406，第一滤波器402具体为LCL滤波器，第二滤波器405具体为LC滤波器。三相桥式电力电子变换系统对输入的交流电进行转换后输出至系统负载即电机M。

图5为图4所示的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法的详细流程图，具体包括：

步骤501、当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制三相桥式电力电子变换系统中的可控整流器403和逆变器404停止工作。

步骤502、控制三相桥式电力电子变换系统的输入开关401和输出开关406断开。

步骤503、控制可控整流器403和逆变器404均工作在逆变状态。

并且，控制可控整流器403和逆变器404输出的电流大小应考虑到线路中各器件的参数、应力要求，不能超出各器件的使用条件，以防止损坏器件。

此时，图4所示的三相桥式电力电子变换系统中，直流母线电容C、可控整流器403和第一滤波器402构成了一个回路；三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容C、逆变器404和第二滤波器405构成了另一个回路。

步骤504、实时获取三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压。

步骤505、判断三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压是否低于预设电压。

当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压不低于预设电压时，返回步骤504；当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压低于预设电压时，进入步骤506。

步骤506、控制可控整流器403和逆变器404停止工作。

此时，三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压已低于预设电压，电容电压泄放完毕。

可见，图4所示的三相桥式电力电子变换系统采用本发明实施例2提供的上述电容电压泄放方案，不但通过和直流母线电容C并联的可控整流器403及前端第一滤波器402可以消耗电容能量，通过和直流母线电容C并联的逆变器404及后端第二滤波器405也可以消耗电容能量，因此能够进一步提高电容电压泄放速度。

在本发明实施例2中，控制可控整流器403和逆变器404均工作在逆变状态以泄放直流母线电容电压；在本发明的其它实施例中，也可以仅控制可控整流器403工作在逆变状态，或者仅控制逆变器404工作在逆变状态，也能够实现直流母线电容电压的快速泄放。

实施例3：

在本发明实施例3中，三相桥式电力电子变换系统如图6所示，三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器为逆变器603，不可控整流单元602为不可控变流器，主开关包括连接输入电源的输入开关601和连接系统负载的输出开关605，滤波器604具体为LC滤波器。三相桥式电力电子变换系统对输入的交流电进行转换后输出至系统负载即电机M。

图7为图6所示的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法的详细流程图，具体包括：

步骤701、当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制三相桥式电力电子变换系统中的逆变器603停止工作。

步骤702、控制三相桥式电力电子变换系统的输入开关601和输出开关605断开。

步骤703、控制逆变器603工作在逆变状态。

并且，控制逆变器603输出的电流大小应考虑到线路中各器件的参数、应力要求，不能超出各器件的使用条件，以防止损坏器件。

此时，图6所示的三相桥式电力电子变换系统中，直流母线电容C、逆变器603和滤波器604构成了一个回路。

步骤704、实时获取三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压。

步骤705、判断三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压是否低于预设电压。

当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压不低于预设电压时，返回步骤704；当确定三相桥式电力电子变换系统的直流母线电容电压低于预设电压时，进入步骤706。

步骤706、控制逆变器603停止工作。

此时，三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压已低于预设电压，电容电压泄放完毕。

可见，图6所示的三相桥式电力电子变换系统采用本发明实施例3提供的上述电容电压泄放方案，当三相桥式电力电子变换系统中的整流单元为不可控整流单元时，仅通过和直流母线电容C并联的逆变器603及后端滤波器604也能够快速消耗电容能量，提高电容电压泄放速度。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法，相应地，本发明实施例还提供一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放装置，其结构示意图如图8所示，具体包括：

第一控制单元801，用于当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制该三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

第二控制单元802，用于控制该三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

进一步的，第二控制单元802，还用于当该直流母线电容电压低于预设电压时，控制该可控变流器停止工作。

进一步的，第二控制单元802，还用于当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，在控制该三相桥式电力电子变换系统的主开关断开之前，控制该三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器停止工作。

进一步的，可控变流器，具体为可控整流器和/或逆变器。

进一步的，三相桥式电力电子变换系统的主开关，具体包括三相桥式电力电子变换系统的输入开关和/或输出开关。

上述各单元的功能可对应于图2、图3、图5或图7任一所示流程中的相应处理步骤，在此不再赘述。

较佳的，在实际应用中，上述泄放装置中的第一控制单元、第二控制单元可以位于现有三相桥式电力电子变换系统中用于控制主开关通断状态、可控变流器工作状态的系统控制器中。

综上所述，采用本发明实施例提供的方案，能够对三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压进行快速泄放。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放方法，其特征在于，包括：

当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

控制所述三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述直流母线电容电压低于预设电压时，控制所述可控变流器停止工作。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，在控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开之前，还包括：

控制所述三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器停止工作。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述可控变流器，具体为可控整流器和/或逆变器。

5.一种三相桥式电力电子变换系统中直流母线电容电压的泄放装置，其特征在于，包括：

第一控制单元，用于当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开；

第二控制单元，用于控制所述三相桥式电力电子变换系统中与直流母线电容并联的可控变流器工作在逆变状态。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二控制单元，还用于当所述直流母线电容电压低于预设电压时，控制所述可控变流器停止工作。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二控制单元，还用于当接收到三相桥式电力电子变换系统停机指令时，在控制所述三相桥式电力电子变换系统的主开关断开之前，控制所述三相桥式电力电子变换系统中的可控变流器停止工作。

8.如权利要求5-7任一所述的装置，其特征在于，所述可控变流器，具体为可控整流器和/或逆变器。