专利名称：一种多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路及抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电压中性点偏移抑制电路，尤其是一种多电平变流器直流电 压中性点偏移抑制电路，同时给出借助该电路抑制中性点偏移的方法，属于变流器控制技 术领域。
背景技术：
据申请人了解，在直流电压电源输出的过程中，电压不稳定会引起多电平变流器 直流电压中性点发生偏移，若按照现有技术连接电路，就会使中性点电位发生不可预期的 变化，导致电流极其不稳定，甚至造成负载受损。图1为现有技术的直流电源直流电压中性点电路，输入直流电压Uo与负载系统之 间连接两个相同阻容并联单元的串联组合，其中阻容并联单元由一个电容和一个电阻并联 在一起。当接通直流电源时，中性点的电位为直流电源电压的一半，如果供电电压不稳定， 中性点电位也随之发生变化，无法调控，严重时将导致负载系统受损。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以通过调控中性点 电压的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路。为了达到以上目的，本发明的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路含有至 少四个阻容并联单元，所述各阻容并联单元相互串联在直流电源两端之间，相邻阻容并联 单元之间分别接可控开关器件的一端，各可控开关器件的另一端并联在一起，并引出作为 多电平变流器负载中性点的电压输出端。进一步，本发明的可控开关器件选自双向晶闸管或反并联结构的IGBT、IGCT、GT0、 MOSFET、SET双向开关器件。本发明可控开关的通断选择根据输出电压的实际电位与预设电压上限阈值和下 线阈值比较结果确定。可以理解，采用本发明后，无论电源电压如何波动，只要通过酌情切 换可控开关器件，就可以有效抑制中性点电位的偏移，使输出电压的电位始终保持在中性 点电位，从而免除负载系统因中性点电位偏移受损。由此可见，本发明合理解决了直流电压 中性点偏移而无法获得准确中性点参考电位问题，并且可以根据控制精度需要，确定阻容 并联单元的数量，从而既经济又实用。
图1为现有技术直流电源的直流电压中性点电路。图2(1)为作为本发明实施例一的偶数个阻容并联单元的多电平变流器直流电压 中性点偏移抑制电路图。图2(2)至(7)为本发明实施例一的工作机制示意图。
图3(1)为作为本发明实施例二的奇数个阻容并联单元的多电平变流器直流电压 中性点偏移抑制电路图。图3(2)至为本发明实施例二的工作机制示意图。
具体实施例方式实施例一本实施例的直流电压中性点偏移抑制电路如图2(1)所示，含有四个以上偶数个 阻容并联单元。如图2 (2)所示，阻容并联单元个数为偶数2η (η为自然数，η不等于1)，当连 通连通按序排列可控开关中的可控开关Sn时，如果电压输出端的输出电压电位UO小于预 设电压值l(UPN/2-UPN/2n)时，如图2(3)所示，断开该可控开关，连通下一可控开关S(n+1)。 如果输出电压电位UO大于预设电压值2(UPN/2+UPN/2n)时，如图2(4)所示，断开该可控开 关，连通其上一可控开关S (n-1)。以此规则逐一切换开关调试，即可以足够精度达到输出电 压电位为中性点电位的抑制偏移目的。如图2(5)所示，阻容并联单元个数为偶数2n(n为自然数，N不等于1)，当连 通可控开关S(i) (i为2 2n-l的自然数)时，如果输出电压电位UO小于预设电压值 1 (UPN/2-UPN/2n)时，如图2(6)所示，断开该可控开关，连通可控开关S(i+1) (i为2 2n_l 的自然数)。如果输出电压电位Utl大于预设电压值2(UPN/2+UPN/2n)时，如图2(7)所示，断 开该可控开关，连通可控开关S (i-1) (i为2 2n-l的自然数)。以此规则不断切换开关， 直至输出电压电位为误差允许的中性点电位为止。实施例二本实施例的直流电压中性点偏移抑制电路如图3(1)所示，与实施例一不同的是， 含有四个以上奇数个阻容并联单元，各阻容并联单元分别由并联的阻容器件Cl. . .C(2n+1) 及Rl. . . ROn+l)并联而成，其中各电阻的阻值相等，各电容的容值相等。各阻容并联单元 相互串联，介于直流电压Upn与多电平变流器负载之间，相邻阻容并联单元之间分别接可控 开关器件Si. . .S (2η)之一的一端，各可控开关器件的另一端并联在一起，并引出作为多电 平变流器负载中性点的电压输出端U。。如图3⑵所示，阻容并联单元个数为奇数2η+1 (η为自然数，η不等于1)，当连通 连通按序排列可控开关中的可控开关S (i) (i为2 2n-l的自然数)时，如果输出电压电位 Utl小于预设中性点电压电位下限阈值，本实施例为l[UPN/2-UPN/(2n-l)]时，则如图3(3)所 示，断开该可控开关，连通后一可控开关S (i+1) (i为2 2n-l的自然数)。如果电压输出端 的输出电压电位UO大于预设中性点电压电位上限阈值，本实施例为2[^/2+υΡΝΛ2η-1)]， 则如图3(4)所示，断开该可控开关，连通前一可控开关S (i-1) (i为2 2n-l的自然数)。 以此规则逐一切换开关调试，直至达到所述电压输出端的输出电压电位与理想中性点电位 最接近为止，即可以足够精度达到输出电压电位为中性点电位的抑制偏移目的。归纳起来，与现有技术(参见图1)相比，上述实施例具有以下显著优点1.直接调整中性点电压，延迟时间短，电压偏移抑制速度快；2.降低网侧由于中性点电压偏移引起过流谐振现象的概率；3.独立于微控制器的程序控制，减轻了微控制器的负担，并增强了可靠性。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，按序排列的各电阻的阻值以及各电容的容值分别按预定差值递增，这样可以在电源电压波动较大时，尽快达到抑制 中性点偏移的目的。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保 护范围。
权利要求
1.一种多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在于含有至少四个阻容 并联单元，所述各阻容并联单元相互串联在直流电源两端之间，相邻阻容并联单元之间分 别接可控开关器件的一端，各可控开关器件的另一端并联在一起，并引出作为多电平变流 器负载中性点的电压输出端。
2.根据权利要求1所述的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在于 所述各电阻的阻值以及各电容的容值分别按序递增。
3.根据权利要求1所述的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在于 所述各电阻的阻值相等，所述各电容的容值相等。
4.根据权利要求2或3所述的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在 于所述可控开关器件为双向晶闸管或反并联结构的IGBT、IGCT, GT0, MOSFET, SET双向开 关器件之一。
5.根据权利要求3所述的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在于 所述阻容并联单元个数为偶数2η，η为自然数且大于1。
6.根据权利要求3所述的多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路，其特征在于 所述阻容并联单元个数为奇数2η+1，η为自然数且大于1。
7.根据权利要求5或6所述多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路的抑制方法， 其特征在于当连通按序排列可控开关中的第i个可控开关时(i为2 2n-l的自然数)， 如所述电压输出端的输出电压电位小于预设中性点电压电位下限阈值，则断开第i个可控 开关，连通其下一可控开关；如所述电压输出端的输出电压电位大于预设中性点电压电位 上限阈值，则断开第i个可控开关，连通其上一可控开关；以此规则逐一切换可控开关调 试，直至达到所述电压输出端的输出电压电位与理想中性点电位最接近为止。
8.根据权利要求7所述多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路的抑制方法，其特 征在于所述中性点电压电位下限阈值按l[UPN/2-UPN/k]确定；所述中性点电压电位上限 阈值按2[UPN/2+UPN/k]确定；式中Upn为直流侧电压值，k为串联的阻容单元数。
全文摘要
本发明涉及一种多电平变流器直流电压中性点偏移抑制电路及抑制方法，属于变流器控制技术领域。该电路含有至少四个阻容并联单元，各阻容并联单元相互串联在直流电源两端之间，相邻阻容并联单元之间分别接可控开关器件的一端，各可控开关器件的另一端并联在一起，并引出作为多电平变流器负载中性点的电压输出端。采用本发明后，无论电源电压如何波动，只要通过酌情切换可控开关器件，就可以有效抑制中性点电位的偏移，使输出电压的电位始终保持在中性点电位，从而免除负载系统因中性点电位偏移受损。
文档编号H02M1/00GK102064673SQ201010539280
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者朱冬宏, 李木, 田群 申请人:金海新源电气江苏有限公司