三电平装置及均压方法与流程

本技术涉及电力电子，具体而言，涉及三电平装置及均压方法。

背景技术：

1、随着光伏、风电、储能产业的发展，三电平拓扑在功率变换器领域产生重要和广泛的应用。对于三电平拓扑器件的动态测试成为功率器件特性以及系统特性评估的重要途径。在三电平拓扑方案测试过程中，需要对三电平直流母线进行充电。但是，由于半母线电容的容值差异，直流充电过程中，可能会由于电压分配不均，造成母线的过电压现象；另外，由于双脉冲过程中，母线电容的能量损耗不对称问题，造成母线电压不均衡。以上两种工作过程，可能会造成器件测试过程中，由于电压不均衡造成的数据的偏差，甚至器件的损坏。因此需要针对三电平拓扑的母线电容提出专门的充电和均压方案，以实现器件的便捷、安全、准确的测试。

2、现有技术中，主要是采用电阻均压方案，来对三电平拓扑器件中的电容电压进行均压处理，以解决母线电压不均衡的问题。

3、但是，现有技术的这种均压方案为被动式方案，存在均压时间长、调节能力有限以及效率低等问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种三电平装置及均压方法，以便解决现有技术中采用电阻均压方案，存在均压时间长、调节能力有限以及效率低等问题。

2、为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种三电平装置，包括：检测模块、均压模块、第一电容池组以及第二电容池组，所述均压模块中包括多个有源功率器件；

4、所述均压模块的第一端、所述第一电容池组的一端以及所述检测模块的第一端依次与三电平装置的直流母线正极连接；

5、所述第一电容池组的另一端、所述第二电容池组的一端、所述检测模块的第二端以及所述均压模块的第二端依次与所述三电平装置的直流母线中性点连接；

6、所述第二电容池组的另一端、所述检测模块的第三端以及所述均压模块的第三端连接依次与所述三电平装置中的直流母线负极连接；所述检测模块的输出端与所述均压模块中各有源功率器件的控制端连接；

7、所述检测模块，用于获取所述第一电容池组的电压以及第二电容池组的电压，并根据所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压，确定是否开启均压策略；若是，则生成驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述均压模块；

8、所述均压模块，用于根据所述驱动信号控制所述均压模块中的各有源功率器件的通断，以对所述第一电容池组与所述第二电容池组进行均压处理。

9、可选地，所述均压模块包括：第一均压子模块、第二均压子模块，所述第一均压子模块和所述第二均压子模块中均包括有源功率器件；

10、所述第一均压子模块的第一端与所述直流母线正极连接，所述第一均压子模块的第二端与所述直流母线中性点连接，所述第一均压子模块中的有源功率器件的控制端与所述检测模块的输出端连接；

11、所述第二均压子模块的第一端与所述直流母线中性点连接，所述第二均压子模块的第二端与所述直流母线负极连接，所述第二均压子模块中的有源功率器件的控制端与所述检测模块的输出端连接。

12、可选地，所述有源功率器件包括：晶体管；

13、所述第一均压子模块至少包括：第一晶体管、第一电阻与第一二极管；所述第一晶体管的第一端与所述直流母线正极连接，所述第一晶体管的第二端与所述检测模块的输出端连接，所述第一晶体管的第三端分别与所述第一电阻的一端、第一二极管的一端连接；所述第一电阻的另一端、第一二极管的另一端分别与所述直流母线中性点连接；

14、所述第二均压子模块至少包括：第二晶体管、第二电阻与第二二极管；

15、所述第二晶体管的第一端与所述直流母线中性点连接，所述第二晶体管的第二端与所述检测模块的输出端连接，所述第二晶体管的第三端分别与所述第二电阻的一端、第二二极管的一端连接；所述第二电阻的另一端、第二二极管的另一端分别与所述直流母线负极连接。

16、可选地，所述检测模块包括：采样单元、处理单元以及驱动单元；

17、所述采样单元的三个输入端分别连接至所述直流母线正极、所述直流母线中性点和所述直流母线负极，所述采样单元的两个输出端与所述处理单元的输入端连接；

18、所述处理单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述均压模块中各有源功率器件的控制端连接；

19、所述采样单元用于对所述直流母线的电压进行采样，以得到所述第一电容池组的电压以及第二电容池组的电压；

20、所述处理单元用于根据所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压确定是否开启均压策略，若是，则通过所述驱动单元向所述均压模块传输所述驱动信号。

21、可选地，所述处理单元，还用于根据所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压，确定所述第一电容池组与所述第二电容池组的不均衡系数。

22、可选地，所述处理单元，还用于在检测到所述第一电容池组的电压或所述第二电容池组的电压达到预设的目标电压时，基于所述不均衡系数控制所述第一电容池组或所述第二电容池组放电。

23、可选地，所述处理单元，具体用于在检测到所述第一电容池组的电压先达到预设的目标电压时，获取第二电容池组的当前电压，并生成第一开启驱动信号，由所述驱动单元的输出端向所述第一均压子模块传输所述第一开启驱动信号；

24、所述第一均压子模块，具体用于在所述第一开启驱动信号的作用下，驱动所述第一晶体管开启。

25、可选地，所述处理单元，具体用于在检测到所述第一电容池组的放电电压量达到目标电压值时，生成第一关闭驱动信号，由所述驱动单元的输出端向所述第一均压子模块传输所述第一关闭驱动信号；

26、所述第一均压子模块，具体用于在所述第一关闭驱动信号的作用下，驱动所述第一晶体管关闭。

27、第二方面，本技术实施例还提供了一种三电平装置的均压方法，所述方法应用于上述第一方面提供的所述的三电平装置中的检测模块，所述方法包括：

28、获取三电平装置中的第一电容池组的电压以及第二电容池组的电压；

29、根据所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压，确定是否开启均压策略；

30、若是，则生成驱动信号，并将所述驱动信号传输至所述三电平装置的均压模块，以使所述均压模块根据所述驱动信号控制所述均压模块中的有源功率器件的通断，以对所述第一电容池组与所述第二电容池组进行均压处理。

31、可选地，所述根据所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压，确定是否开启均压策略，包括：

32、若检测到所述第一电容池组的电压与所述第二电容池组的电压之间的差值大于预设阈值，则确定开启均压策略。

33、第三方面，本技术实施例提供了一种检测模块，包括：处理器、存储介质和总线，存储介质存储有处理器可执行的机器可读指令，当检测模块运行时，处理器与存储介质之间通过总线通信，处理器执行机器可读指令，以执行时执行如第二方面中提供的均压方法的步骤。

34、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如第二方面中提供的均压方法的步骤。

35、本技术的有益效果是：

36、本技术实施例提供一种三电平装置及均压方法，本方案中的三电平装置至少包括：检测模块、均压模块，其中，均压模块采用多个有源功率器件，通过检测模块实时检测各电容池组的电压，并根据各电容池组的电压，判断母线电压是否处于均衡状态；若否，则开启均压策略，并生成驱动信号，将驱动信号传输至均压模块，由均压模块根据驱动信号控制各有源功率器件的通断，对第一电容池组与第二电容池组进行放电。即本方案是主动式均压方案，可以快速解决充电过程中两个电容池组的电压分配不均匀的问题，实现对母线电压的动态均衡控制，并且降低了均衡控制的复杂度，有效解决了现有技术中采用电阻均压方案存在均压时间长、调节能力有限以及效率低等问题。

37、另外，本方案中还可以根据充电过程第一电容池组的电压vc1和第二电容池组的电压vc2的变化量，实现电容不均衡度的实时检测，实时计算电容的不均衡度k的变化，补偿充电过程以及工况不对称造成的母线电压不均衡问题，实现系统的快速充电。