一种电压源变流模块的控制电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电压源变流模块的控制电源装置，包括第一直流侧电容器，第二直流侧电容器，第一半导体开关，第二半导体开关，第一放电电阻，第二放电电阻，第一续流二极管、第二续流二极管，第一隔离DC/DC稳压电源，第二隔离DC/DC稳压电源以及一台控制器。采用本控制电源装置使得隔离DC/DC稳压电源的隔离绝缘耐压水平下降一半，大幅度降低了隔离DC/DC稳压电源的成本。
【专利说明】—种电压源变流模块的控制电源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电压源变流模块，特别是涉及一种电压源变流模块的控制电源装置。
【背景技术】
[0002]电压源变流模块在各种大容量变流器装置中得到了广泛的应用，例如，两电平H桥电压源变流模块和三电平H桥电压源变流模块在基于链式变流器的高压变频调速器和新型静止同步补偿器中得到了广泛应用，两电平MMC电压源变流模块和三电平MMC电压源变流模块在柔性直流输电装置中得到了广泛应用。
[0003]这些电压源变流模块的控制器通常由一个隔离DC/DC稳压电源提供控制电源，该隔离DC/DC稳压电源从电压源变流模块的直流侧电容上取得输入电源，当其直流电容上的直流电压较高时，该隔离DC/DC稳压电源的隔离绝缘耐压就要求较高，导致该隔离DC/DC稳压电源成本较高。因此，需要寻找一种新的电压源变流模块的控制电源装置。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电压源变流模块的控制电源装置，解决常用的控制电源装置所固有的隔离变压器高绝缘耐压实现困难及造价闻等缺点。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电压源变流模块的控制电源装置，其其包括第一直流侧电容器、第二直流侧电容器、第一隔离DC/DC稳压电源、第二隔离DC/DC稳压电源和控制器，所述的第一直流侧电容器的正极端作为该控制电源装置的正输入端，所述的第一直流侧电容器的负极端和所述的第二直流侧电容器的正极端相连接，形成该控制电源装置的零输入端，所述第二直流侧电容器的负极端作为该控制电源装置的负输入端，所述第一隔离DC/DC稳压电源的正输入端与该控制电源装置的正输入端连接，所述第一隔离DC/DC稳压电源的负输入端、第二隔离DC/DC稳压电源的正输入端与该控制电源装置的零输入端连接，所述第二隔离DC/DC稳压电源的负输入端与该控制电源装置的负输入端连接；所述第一隔离DC/DC稳压电源的正输出端和第二隔离DC/DC稳压电源的正输出端相连接形成该控制电源装置的正输出端，所述第一隔离DC/DC稳压电源的负输出端和第二隔离DC/DC稳压电源的负输出端相连接形成该控制电源装置的负输出端；所述控制器的正输入端与该控制电源装置的正输入端连接，所述控制器的零入端与该控制电源装置的零输入端连接，所述控制器的负输入端与该控制电源装置的负输入端连接；所述控制器的第一正输出端、第一负输出端与第一放电电路连接，所述第一放电电路与所述第一直流侧电容器并联，所述控制器的第二正输出端、第二负输出端与第二放电电路连接，所述第二放电电路与所述第二直流侧电容器并联，所述控制器用于检测第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压，并根据第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压通过第一放电电路、第二放电电路控制第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的放电时间，使第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的电压保持平衡。
[0006]优选地，所述第一放电电路包括第一半导体开关、第一放电电阻和第一续流二极管；所述第二放电电路包括第二半导体开关、第二放电电阻和第二续流二极管；所述第一续流二极管的阴极、第一放电电阻的一端与该控制电源装置的正输入端连接，所述第一续流二极管的阳极、第一放电电阻的另一端与所述第一半导体开关的集电极连接，所述第一半导体开关的发射极、第二续流二极管的阴极、第二放电电阻的一端与该控制电源装置的零输入端连接，所述第二续流二极管的阳极、第二放电电阻的另一端与该第二半导体开关的集电极连接，该第二半导体开关的发射极与该控制电源装置的负输入端连接；所述控制器的第一正输出端连接所述第一半导体开关的门极，所述控制器的第一负输出端连接所述第一半导体开关的发射极，所述控制器的第二正输出端连接所述第二半导体开关的门极，所述控制器的第二负输出端连接所述第二半导体开关的发射极，所述控制器根据第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压分别给第一半导体开关的门极、第二半导体开关的门极输送不同占空比的PWM信号，控制第一半导体开关、第二半导体开关的通断时间，进而控制第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的放电时间。
[0007]如上所述，本实用新型的电压源变流模块的控制电源装置具有以下有益效果:该控制电源装置设置两个直流侧电容器，这样可将较高的直流侧电容电压分成上下各一半直流电压并分别作为两台隔离DC/DC稳压电源的输入，使得隔离DC/DC稳压电源的隔离绝缘耐压水平下降一半，大幅度降低了隔离DC/DC稳压电源的成本，该控制电源装置还设有控制器和放电电路，通过控制器控制放电电路的放电时间，从而可使两个直流侧电容器的电压保持平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的电压源变流模块控制电源装置的构成图及其在电压源变流模块中的应用接线图。
【具体实施方式】
[0009]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0010]请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0011]如图1所示，该图虚线框内是本实用新型的电压源变流模块控制电源装置的构成图，虚线框外是本实用新型的电压源变流模块控制电源装置在电压源变流模块中的应用接线图。
[0012]该电压源变流模块控制电源装置包括第一直流侧电容器Cl、第二直流侧电容器C2，第一半导体开关S1、第二半导体开关S2，第一放电电阻R1、第二放电电阻R2、第一续流二极管Dl和第二续流二极管D2，第一隔离DC/DC稳压电源P1、第二隔离DC/DC稳压电源P2以及一台控制器CN。
[0013]第一直流侧电容器Cl的正极端作为控制电源装置的正输入端DC+，第一直流侧电容器Cl的负极端和第二直流侧电容器C2的正极端相连接，形成控制电源装置的零输入端DC0，第二直流侧电容器C2的负极端作为控制电源装置的负输入端DC-。第一续流二极管Dl的阴极以及第一放电电阻Rl的一端相连接并连接到控制电源装置的正输入端DC+，第一续流二极管Dl的阳极以及Rl的另一端相连接并连接到第一半导体开关SI的集电极，第一半导体开关SI的发射极、第二续流二极管D2的阴极以及第二放电电阻R2的一端与控制电源装置的零输入端DCO连接，第二续流二极管D2的阳极、第二放电电阻R2的另一端相连接并连接到第二半导体开关S2的集电极，第二半导体开关S2的发射极连接到控制电源装置的负输入端DC-。第一续流二极管D1、第一放电电阻Rl和第一半导体开关SI组成第一放电电路，该第一放电电路与第一直流侧电容器Cl并联，第二续流二极管D2、第二放电电阻R2和第二半导体开关S2组成第二放电电路，该第二放电电路与第二直流侧电容器Cl并联。
[0014]第一隔离DC/DC稳压电源Pl的正输入端VI+连接到控制电源装置的正输入端DC+，第一隔离DC/DC稳压电源Pl的负输入端和第二隔离DC/DC稳压电源P2的正输入端相连接并连接到该控制电源装置的零输入端DC0，第二隔离DC/DC稳压电源P2的负输入端连接到该控制电源装置的负输入端DC-;第一隔离DC/DC稳压电源Pl的正输出端和第二隔离DC/DC稳压电源P2的正输出端相连接形成该控制电源装置的正输出端VO+，第一隔离DC/DC稳压电源Pl的负输出端和第二隔离DC/DC稳压电源P2的负输出端相连接形成控制电源装置的负输出端V0-。
[0015]控制器CN的正输入端连接到控制电源装置的正输入端DC+，控制器CN的零入端连接到控制电源装置的零输入端DC0，控制器CN的负输入端连接到控制电源装置的负输入端DC-;控制器CN的第一正输出端Gl连接到第一半导体开关SI的门极，控制器CN的第一负输出端El连接到第一半导体开关SI的发射极，控制器CN的第二正输出端G2连接到第二半导体开关S2的门极，控制器CN的第二负输出端E2连接到第二半导体开关S2的发射极。
[0016]控制电源装置在工作时，其正输入端DC+、零输入端DCO和负输入端DC-分别连接到电压源变流模块的直流电容正端DC+、零端DCO和负端DC-，控制电源装置的正输出端VO+和负输出端VO-分别连接电压源变流模块的控制部分的电源输入正端和负端。第一隔离DC/DC稳压电源P1、第二隔离DC/DC稳压电源P2分别从电压源变流模块的第一直流侧电容器Cl、第二直流侧电容器C2上取得直流电源输入，各自隔离的稳压输出并联在一起为电压源变流模块的控制部分提供稳压控制电源。由于第一隔离DC/DC稳压电源P1、第二隔离DC/DC稳压电源P2输入的功率可能不一致，会导致上下侧直流电容电压不平衡，因此将第一续流二极管D1、第一放电电阻Rl和第一半导体开关SI组成第一放电电路，使其与第一直流侧电容器Cl并联，第二续流二极管D2、第二放电电阻R2和第二半导体开关S2组成第二放电电路，使其与第二直流侧电容器Cl并联。控制器CN根据测量到的第一直流侧电容器Cl、第二直流侧电容器C2的电压值自动控制生成不同占空比的PWM控制输出，分别控制第一半导体开关S1、第二半导体开关S2的开通/关断时间，进而达到控制来控制第一直流侧电容器Cl、第二直流侧电容器C2分别通过Rl和R2放电的时间，从而控制第一直流侧电容器Cl与第二直流侧电容器C2电压的平衡。
[0017]该控制电源装置设置两个直流侧电容器，这样可将较高的直流侧电容电压分成上下各一半直流电压并分别作为两台隔离DC/DC稳压电源的输入，使得隔离DC/DC稳压电源的隔离绝缘耐压水平下降一半，大幅度降低了隔离DC/DC稳压电源的成本，该控制电源装置还设有控制器和放电电路，通过控制器控制放电电路的放电时间，从而可使两个直流侧电容器的电压保持平衡。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0018]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种电压源变流模块的控制电源装置，其特征在于:其包括第一直流侧电容器、第二直流侧电容器、第一隔离DC/DC稳压电源、第二隔离DC/DC稳压电源和控制器，所述的第一直流侧电容器的正极端作为该控制电源装置的正输入端，所述的第一直流侧电容器的负极端和所述的第二直流侧电容器的正极端相连接，形成该控制电源装置的零输入端，所述第二直流侧电容器的负极端作为该控制电源装置的负输入端，所述第一隔离DC/DC稳压电源的正输入端与该控制电源装置的正输入端连接，所述第一隔离DC/DC稳压电源的负输入端、第二隔离DC/DC稳压电源的正输入端与该控制电源装置的零输入端连接，所述第二隔离DC/DC稳压电源的负输入端与该控制电源装置的负输入端连接；所述第一隔离DC/DC稳压电源的正输出端和第二隔离DC/DC稳压电源的正输出端相连接形成该控制电源装置的正输出端，所述第一隔离DC/DC稳压电源的负输出端和第二隔离DC/DC稳压电源的负输出端相连接形成该控制电源装置的负输出端；所述控制器的正输入端与该控制电源装置的正输入端连接，所述控制器的零入端与该控制电源装置的零输入端连接，所述控制器的负输入端与该控制电源装置的负输入端连接；所述控制器的第一正输出端、第一负输出端与第一放电电路连接，所述第一放电电路与所述第一直流侧电容器并联，所述控制器的第二正输出端、第二负输出端与第二放电电路连接，所述第二放电电路与所述第二直流侧电容器并联，所述控制器用于检测第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压，并根据第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压通过第一放电电路、第二放电电路控制第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的放电时间，使第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的电压保持平衡。
2.根据权利要求1所述的电压源变流模块的控制电源装置，其特征在于:所述第一放电电路包括第一半导体开关、第一放电电阻和第一续流二极管；所述第二放电电路包括第二半导体开关、第二放电电阻和第二续流二极管；所述第一续流二极管的阴极、第一放电电阻的一端与该控制电源装置的正输入端连接，所述第一续流二极管的阳极、第一放电电阻的另一端与所述第一半导体开关的集电极连接，所述第一半导体开关的发射极、第二续流二极管的阴极、第二放电电阻的一端与该控制电源装置的零输入端连接，所述第二续流二极管的阳极、第二放电电阻的另一端与该第二半导体开关的集电极连接，该第二半导体开关的发射极与该控制电源装置的负输入端连接；所述控制器的第一正输出端连接所述第一半导体开关的门极，所述控制器的第一负输出端连接所述第一半导体开关的发射极，所述控制器的第二正输出端连接所述第二半导体开关的门极，所述控制器的第二负输出端连接所述第二半导体开关的发射极，所述控制器根据第一直流侧电容器、第二直流侧电容器上的电压分别给第一半导体开关的门极、第二半导体开关的门极输送不同占空比的PWM信号，控制第一半导体开关、第二半导体开关的通断时间，进而控制第一直流侧电容器、第二直流侧电容器的放电时间。
【文档编号】H02M7/00GK204013181SQ201320660343
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】刘文华, 宋强, 陈远华, 李建国, 刘文辉 申请人:张家港智电西威变流技术有限公司, 刘思颖