一种NPC三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法及系统与流程

本发明专利申请涉及换流器主动充电，具体涉及一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法及系统。

背景技术：

1、npc三电平的换流器逆变启动时，首先需要由接入的直流侧电源对其内部串联的两个直流支撑电容进行充电。在实际使用中，由于每个电容元件及其并联的均压电阻元件参数不可避免的存在差异，不控充电将导致直流侧启动过程中内部串联的两个电容电压不均衡，从而引起其中一个电容过电压，甚至损坏的情况。

2、目前对于不控充电可能导致两个电容过电压提出的解决方式，是在npc三电平换流器设计制造时，提高串联电容元件及其并联均压电阻元件参数的一致性，降低不控充电过程中电容电压不均衡的速度；但是提高元件参数一致性，存在造价成本高、经济性差的问题。

3、另一解决方式是在npc三电平换流器整流启动过程中，降低npc三电平换流器保持在充电状态的时间，使其能够在电容电压可以接受的不均衡范围内，完成换流器解锁及其后续附加控制；但是降低npc三电平换流器保持在充电状态时间，会压缩换流器整个启动过程中各个自检环节的流程，降低了启动过程的安全性。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明专利申请提出一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法，包括：

2、npc三电平换流器的直流侧附加第四桥臂，所述第四桥臂包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，以及每个开关管分别对应的反并联二极管；所述第一开关管的集电极与上方电容的正极连接，第一开关管的发射极与直流侧的正极输出端连接；第二开关管的发射极与中性点连接；第三开关管的发射极与直流侧的负极输出端连接；所述第四开关管的发射极与下方电容的负极连接；

3、获取直流侧启动时npc三电平换流器中所述上方电容和下方电容的电压，并计算上方电容与下方电容间的电压差值；

4、根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制。

5、可选的，根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制，包括：

6、根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，设置npc三电平换流器的状态标志位；

7、根据所述状态标志位控制第四桥臂中开关管的通断，对上方电容和下方电容进行充电控制。

8、可选的，所述npc三电平换流器的状态标志位的取值包括1、2和3；

9、当状态标志位的取值为1时，所述第四桥臂上第一开关和第四开关为开通状态，第二开关和第三开关为关断状态；

10、当状态标志位的取值为2时，所述第四桥臂上第一开关和第三开关为开通状态，第二开关和第四开关为关断状态；

11、当状态标志位的取值为3时，所述第四桥臂上第二开关和第四开关为开通状态，第一开关和第三开关为关断状态。

12、可选的，所述根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，设置npc三电平换流器的状态标志位，包括：

13、若对比结果中所述电压差值大于电压差阈值，且上方电容电压大于下方电容电压，则npc三电平换流器状态标志位的取值为3；

14、若对比结果中所述电压差值大于电压差阈值，且上方电容电压小于下方电容电压，则npc三电平换流器状态标志位的取值为2；

15、若对比结果中所述电压差值小于或等于电压差阈值，则npc三电平换流器状态标志位的取值为1。

16、可选的，所述根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制同时，还包括：

17、保持npc三电平换流器中其他相桥臂上的开关管全部为关断状态。

18、基于同一发明构思，本发明专利申请提出一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制系统，包括：

19、附加桥臂模块，npc三电平换流器的直流侧附加第四桥臂，所述第四桥臂包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，以及每个开关管分别对应的反并联二极管；所述第一开关管的集电极与上方电容的正极连接，第一开关管的发射极与直流侧的正极输出端连接；第二开关管的发射极与中性点连接；第三开关管的发射极直流侧的负极输出端连接；所述第四开关管的发射极与下方电容的负极连接；

20、电压获取模块：用于获取直流侧启动时npc三电平换流器中所述上方电容和下方电容的电压，并计算上方电容与下方电容间的电压差值；

21、充电控制模块，用于根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制。

22、可选的，所述充电控制模块，具体用于：

23、根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，设置npc三电平换流器的状态标志位；

24、根据所述状态标志位控制第四桥臂中开关管的通断，对所述上方电容和下方电容进行充电控制。

25、可选的，所述充电控制模块中npc三电平换流器的状态标志位的取值包括1、2和3；

26、当状态标志位的取值为1时，所述第四桥臂上第一开关和第四开关为开通状态，第二开关和第三开关为关断状态；

27、当状态标志位的取值为2时，所述第四桥臂上第一开关和第三开关为开通状态，第二开关和第四开关为关断状态；

28、当状态标志位的取值为3时，所述第四桥臂上第二开关和第四开关为开通状态，第一开关和第三开关为关断状态。

29、可选的，所述充电控制模块中根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，设置npc三电平换流器的状态标志位，包括：

30、若对比结果中所述电压差值大于电压差阈值，且上方电容电压大于下方电容电压，则npc三电平换流器状态标志位的取值为3；

31、若对比结果中所述电压差值大于电压差阈值，且上方电容电压小于下方电容电压，则npc三电平换流器状态标志位的取值为2；

32、若对比结果中所述电压差值小于或等于电压差阈值，则npc三电平换流器状态标志位的取值为1。

33、可选的，所述充电控制模块中根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制同时，还包括：

34、保持npc三电平换流器中其他相桥臂上的开关管全部为关断状态。

35、基于同一发明构思，本发明专利申请还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

36、存储器，用于存储一个或多个程序；

37、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如前所述的一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法。

38、基于同一发明构思，本发明专利申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如前所述的一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法。

39、与最接近的现有技术相比，本发明专利申请具有的有益效果如下：

40、本发明专利申请提供的一种npc三电平换流器直流侧主动充电均压控制方法及系统，npc三电平换流器的直流侧附加第四桥臂，所述第四桥臂包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，以及每个开关管分别对应的反并联二极管；所述第一开关管的集电极与上方电容的正极连接，第一开关管的发射极与直流侧的正极输出端连接；第二开关管的发射极与中性点连接；第三开关管的发射极与直流侧的负极输出端连接；所述第四开关管的发射极与下方电容的负极连接；本发明专利申请提供的直流侧主动充电均压控制方法通过获取直流侧启动时npc三电平换流器中上方电容与下方电容的电压差值；根据所述电压差值与电压差阈值的对比结果，控制所述第四桥臂中开关管的通断对上方电容和下方电容进行充电控制；将直流侧附加的第四桥臂作为电容充电回路对上方电容和下方电容进行充电，实现了直流侧启动时对电容的充电操作；利用电容电压差值的对比结果控制所述附加的第四桥臂上开关管的通断对电容进行充电控制，实现了对两个电容的同时充电以及仅对电压小的电容单独主动充电，能够避免不控充电引发的其中某个电容过电压以及过电压导致电容损坏的情况。