CN113078835A - 一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于，包括如下步骤：在主回路中设置预充电电阻和旁路接触器；预充电开始后，各相级联功率单元的驱动控制系统得电；上层控制系统获取到各相级联功率单元的电压，并实时计算出所有级联功率单元电压的平均值；对于高于平均值电压的级联功率单元，将该级联功率单元的直流侧进行旁路，停止给该级联功率单元进行充电；当所述步骤四中的级联功率单元电压降落至设定的阈值范围内后，恢复该级联功率单元的正常充电。本发明在预充电开始后，通过上层控制系统控制实现预充电阶段主动均压功能，均压效果好，对各单元器件参数及静态损耗的一致性要求较低，同时不额外增加硬件成本。

Description

一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法
技术领域
本发明涉及一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，主要针对中高压级联型电力电子装置，诸如中高压STATCOM、高压直流输电换流器HVDC等，属于电力电子领域。
背景技术
在中高压电力电子装置中，级联型拓扑结构应用较为普遍，此种类型装置在运行前，为避免直接合闸并网而引起较大的电流冲击，一般都配置预充电环节，可有效限制合闸时的冲击电流，同时给各级联单元直流电容充电。
目前，级联型电力电子装置预充电环节多采用如下两种方案：
1)链节单元附加预充电回路，在主回路并网前，通过辅助预充电回路，为每个链节单元直流侧充电。此种方案，预充电效果好，可以确保每级单元充电电平的精度及单元间电平偏差度，但该方案对预充电回路有较高的绝缘耐压要求，另外也增加装置的成本。
2)主回路设置预充电电阻和旁路接触器方案，这种方案也是目前采用较多的一种，设备运行前，预先通过预充电电阻对级联单元进行预充电，待预充电完成后，通过旁路接触器将预充电电阻旁路。此种方案，总体成本较低，容易实现，但该方案属于完全被动型充电方式，各单元充电电平完全依赖于器件参数及单元的静态功耗，如果器件参数或单元损耗偏差较大，将会导致各单元充电电平不均，严重时，会使某些单元产生过压现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有级联电力电子装置预充电过程容易出现各单元充电电平不均的情况。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在主回路中设置预充电电阻和旁路接触器；
步骤二、预充电开始后，各相级联功率单元的驱动控制系统得电；
步骤三、上层控制系统获取到各相级联功率单元的电压，并实时计算出所有级联功率单元电压的平均值；
步骤四、对于高于平均值电压的级联功率单元，将该级联功率单元的直流侧进行旁路，停止给该级联功率单元进行充电；
步骤五、当所述步骤四中的级联功率单元电压降落至设定的阈值范围内后，恢复该级联功率单元的正常充电。
优选地，所述各相级联功率单元的驱动控制采用直流取电方式，并检测每相级联功率单元自身的直流电压。
优选地，所述步骤四中通过设置发出脉冲控制电力电子器件对级联功率单元的直流侧进行旁路。
优选地，所述步骤五中通过撤除脉冲信号恢复级联功率单元的正常充电。
优选地，所述脉冲控制电力电子器件通过上层控制系统进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在主回路中设置预充电电阻和旁路接触器，成本低；在预充电开始后，通过上层控制系统控制实现预充电阶段主动均压功能，均压效果好，对各单元器件参数及静态损耗的一致性要求较低，同时不额外增加硬件成本，有效避免了级联电力电子装置预充电过程中出现的各单元充电电平不均情况。
附图说明
图1为级联型STATCOM主电路拓扑图；
图2为本实施例中级联功率单元直流侧旁路示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，以级联型STATCOM主电路为例，本发明一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法实现方案如下：
1)在STATCOM主电路主回路中设置预充电电阻和旁路接触器。
2)预充电开始后，各相级联功率单元的驱动控制系统得电，驱动控制系统一般采用直流取电方式，并检测每个相级联功率单元自身的直流电压。
3)上层控制系统获取到各相所有级联功率单元的直流电压，并实时计算出所有单元电压的平均值。
4)将高于平均值电压的级联功率单元(通常设定一阈值电压)，上层控制系统通过脉冲控制电力电子器件，可旁路该单元的直流侧，停止给该单元充电。
5)待该单元直流电压降落至合理范围内后，撤除脉冲信号，恢复其正常充电。如图2所示，以单相全桥拓扑为例，同时开通下管，图中箭头方向为电流流向，可通过同时开通左右桥臂的上管或下管旁路直流侧。
上述4)、5)步骤在预充电期间，实时运行，从而达到各相级联功率单元主动均压的目的。通过在上层控制系统增加主动均压算法，实现简单，代码量较小，可实现高精度的均压效果。

Claims (5)

1.一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在主回路中设置预充电电阻和旁路接触器；
步骤二、预充电开始后，各相级联功率单元的驱动控制系统得电；
步骤三、上层控制系统获取到各相级联功率单元的电压，并实时计算出所有级联功率单元电压的平均值；
步骤四、对于高于平均值电压的级联功率单元，将该级联功率单元的直流侧进行旁路，停止给该级联功率单元进行充电；
步骤五、当所述步骤四中的级联功率单元电压降落至设定的阈值范围内后，恢复该级联功率单元的正常充电。
2.如权利要求1所述的一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于：所述各相级联功率单元的驱动控制采用直流取电方式，并检测每相级联功率单元自身的直流电压。
3.如权利要求1所述的一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于：所述步骤四中通过设置发出脉冲控制电力电子器件对级联功率单元的直流侧进行旁路。
4.如权利要求1所述的一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于：所述步骤五中通过撤除脉冲信号恢复级联功率单元的正常充电。
5.如权利要求3所述的一种新型级联电力电子装置预充电主动均压方法，其特征在于：所述脉冲控制电力电子器件通过上层控制系统进行控制。
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