CN205490114U - 直流母线电容放电电路及变流器、变频器、风力发电系统 - Google Patents

直流母线电容放电电路及变流器、变频器、风力发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种直流母线电容放电电路及变流器、变频器、风力发电系统，直流母线电容放电电路包括直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，放电开关为常闭电控开关；放电电阻和放电开关串联在直流母线电容两端；DC/DC电路输入端连接在直流母线电容两端、输出端控制放电开关断开；变流器、变频器、风力发电系统分别采用上述直流母线电容放电电路。本实用新型降低功率单元有功损耗，提高整机效率，降低控制板运算需求，提高放电功能控制可靠性，降低设备和系统的制造成本，提高产品市场竞争力。

Description

直流母线电容放电电路及变流器、变频器、风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于直流母线电容放电的电路，还涉及使用该电路的变流器、变频器和风力发电系统。
背景技术
随着电力电子技术的发展，在电力电子行业中，基于“交直交”拓扑的大功率变流器已广泛应用。在“交直交”变流器中，为了支撑母线电压，通常需要其功率单元直流侧的母线电容采用大容量的直流母线电容，这种结构使得在输入掉电后，母线电容长时间维持较高值，当设备停机后必须对直流母线电容进行放电，以避免检修设备时发生触电危险。
如图1所示，现有技术中通常在功率单元的直流母线电容C的两端并联功率电阻R进行放电，然而，由于该功率电阻R在设备运行过程中会一直处于导通状态，会产生大量热量，增大系统损耗，降低了设备效率。虽然增大该功率电阻的阻值可改善该问题。但功率电阻的阻值过大会延长放电时间，而且，在系统的辅助电源掉电后，有潜在的安全隐患，不能满足安规要求。
为解决这一问题，如图2所示，出现了利用DC/DC电源的低压侧并联放电电路的方案，该方案采用控制板控制放电开关的导通和关断。该方案通过DC/DC电源的低压侧放电，可以降低功率电阻R的发热，降低系统损耗，提高设备效率。但是，此方案在母线电压降低到一定程度时，DC/DC电路停止工作，此时母线电容因失去放电支路而造成放电时间过长，不能满足安规要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题之一在于，提供一种直流母线电容放电电路，克服现有直流母线电容放电功率电阻耐压等级高、放电功率大、放电时间长、不能满足安规要求的缺陷。
本实用新型要解决的技术问题之二在于，提供一种变流器，克服现有变流器直流母线电容放电功率电阻耐压等级高、放电功率大、放电时间长、不能满足安规要求的缺陷。
本实用新型要解决的技术问题之三在于，提供一种变频器，克服现有变频器直流母线电容放电功率电阻耐压等级高、放电功率大、放电时间长、不能满足安规要求的缺陷。
本实用新型要解决的技术问题之四在于，提供一种风力发电系统，克服现有风力发电系统直流母线电容放电功率电阻耐压等级高、放电功率大、放电时间长、不能满足安规要求的缺陷。
本实用新型解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种直流母线电容放电电路，包括直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
在本实用新型的直流母线电容放电电路中，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
本实用新型解决其技术问题之二所采用的技术方案是：构造一种变流器，包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路；该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
在本实用新型的变流器中，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
本实用新型解决其技术问题之三所采用的技术方案是：构造一种变频器，包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路；该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
在本实用新型的变频器中，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
本实用新型解决其技术问题之四所采用的技术方案是：构造一种风力发电系统，包括变流器，该变流器包括网侧变换器、机侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路，该直流母线电路连接该网侧变换器与机侧变换器；该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
在本实用新型的风力发电系统中，所述直流母线电路包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
实施本实用新型的直流母线电容放电电路及风力发电系统，与现有技术比较，其有益效果是：
1.在设备启动时，并联在母线支撑电容上的放电电路起到母线均衡的作用，当母线电压上升到设定电压U1后，放电电路被切断，降低了功率单元的有功损耗，提高了整机的效率；
2.放电电路由DC/DC电路控制，降低了控制板的运算需求，提高了放电功能控制的可靠性；
3.放电电阻可选用低电压等级、低功率的功率电阻，电阻成本大大降低，从而降低设备和系统的制造成本，提高产品市场竞争力。
附图说明
图1是现有技术母线电容采用并联电阻放电的原理图。
图2是现有技术母线电容采用DC/DC低压侧放电原理图。
图3是本实用新型直流母线电容放电电路的原理图。
图4是本实用新型直流母线电容放电电路中电压与开关动作关系图。
图5是本实用新型直流母线电容放电电路在高压变频器功率单元中的实施例。
图6是本实用新型直流母线电容放电电路在高压SVG功率单元中的实施例。
图7是本实用新型直流母线电容放电电路在变流器中的实施例。
图8是本实用新型直流母线电容放电电路在逆变器中的实施例。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图3所示，本实用新型的直流母线电容放电电路包括直流母线电容C、放电电阻R、放电开关S和DC/DC电路，放电开关S采用常闭的电控开关；放电电阻R和放电开关S串联在该直流母线电容C的两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容C两端、输出端控制该放电开关S断开。
如图3、图4所示，该直流母线电容放电电路的工作原理是：
当母线电压从0开始上升但是低于设定电压U1时，DC/DC电路未启动，放电开关S处于闭合状态，放电电阻R承受低于U1的电压。
当母线电压等于、高于设定电压U1时，DC/DC电路启动工作，DC/DC电路的输出控制开关S断开，此时放电电阻R承受电压为0，放电开关S承受母线电压。
当母线电压下降，母线电压低于设定电压U2时，DC/DC电路停止工作，此时放电开关S闭合，放电电阻R投入放电。
如图5所示，直流母线电容放电电路包括3个串联连接在直流母线电容两端的分压电阻R1、R2、R3；直流母线电容为3个串联连接的子电容C1、C2、C3；该3个分压电阻分别一一对应与该3个子电容并联连接。
在其他实施例中，直流母线电容为N个串联连接的子电容C1、C2、C3……Cn，直流母线电容放电电路相应设置N个分压电阻R1、R2、R3……Rn；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
如图7所示，本实用新型的变流器包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路。该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容C、放电电阻R、放电开关S和DC/DC电路，直流母线电容C连接在直流母线上，放电开关S为常闭型电控开关，该放电电阻R和放电开关S串联在该直流母线电容C的两端，该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容C的两端、输出端控制该放电开关S断开。
在其他实施例中，变流器的直流母线电容为N个串联连接的子电容C1、C2、C3……Cn，直流母线电路相应设置N个分压电阻R1、R2、R3……Rn；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
如图5所示，本实用新型的变频器包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路。该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容C、放电电阻R、放电开关S和DC/DC电路，该直流母线电容C连接在该直流母线上，该放电开关为常闭型电控开关，该放电电阻R和放电开关S串联在该直流母线电容C的两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容C的两端、输出端控制该放电开关S断开。
在其他实施例中，变频器的直流母线电容为N个串联连接的子电容C1、C2、C3……Cn，直流母线电路相应设置N个分压电阻R1、R2、R3……Rn；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
如图6、图8所示，本实用新型的直流母线电容放电电路还可以运用在包括但不限于：高压SVG(高压无功补偿装置)功率单元中、逆变器中等。
本实用新型的风力发电系统包括变流器，变流器包括网侧变换器、机侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路，直流母线电路连接该网侧变换器与机侧变换器。
其中，直流母线电路包括直流母线、直流母线电容C、放电电阻R、放电开关S和DC/DC电路。直流母线电容C连接在直流母线上，放电开关S采用常闭电控开关，放电电阻R和放电开关S串联在该直流母线电容C的两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容C的两端、输出端控制该放电开关S断开。
当风力发电系统直流母线电路的直流母线电容采用N个串联连接的子电容C1、C2、C3……Cn时，该直流母线电路对应设置N个分压电阻R1、R2、R3……Rn；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。

Claims (8)

1.一种直流母线电容放电电路，包括直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
2.如权利要求1所述的直流母线电容放电电路，其特征在于，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
3.一种变流器，包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路；
该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
4.如权利要求3所述的变流器，其特征在于，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
5.一种变频器，包括机侧变换器、网侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路；
该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
6.如权利要求5所述的变频器，其特征在于，包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
7.一种风力发电系统，包括变流器，该变流器包括网侧变换器、机侧变换器和连接该机侧变换器、网侧变换器的直流母线电路，该直流母线电路连接该网侧变换器与机侧变换器；
该直流母线电路包括直流母线、直流母线电容、放电电阻、放电开关和DC/DC电路，该直流母线电容连接在该直流母线上，该放电开关为电控开关；其特征在于，该放电开关为常闭开关，该放电电阻和放电开关串联在该直流母线电容两端；该DC/DC电路输入端连接在该直流母线电容两端、输出端控制该放电开关断开。
8.如权利要求7所述的风力发电系统，其特征在于，所述直流母线电路包括N个串联连接在所述直流母线电容两端的分压电阻；该直流母线电容为N个串联连接的子电容；该N个分压电阻分别一一对应与该N个子电容并联连接。
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