一种变换器母线电容快速放电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于变流器、变频器等大功率设备的母线电容进行快速放电的方法。
【背景技术】
[0002]在变频器或逆变器或变流器等大功率电力电子设备(下文简称设备)中，停机后母线电容的电通常需要至少几分钟的时间才能放完。
[0003]所示为一个典型三相逆变器用到的拓扑电路，其母线电容可能由I个或多个电容串联组成，同时为了保证串联的每个电容分到的电压是一样的，通常会在每个电容上并联均压电阻，在满足均压的前提下，为了保证该电阻不消耗太多的能量，通常电阻的阻值选的比较大。在设备停机后，母线电容的电通过该均压电阻放掉，由于电阻阻值较大，通常母线电容放电时间需要几分钟才能完成。
[0004]某些应用场合，要求加速停机后母线电容的放电速度。如所示，现有做法通常是在母线上加一个功率开关和一个放电电阻R3，通过一个控制单元对开关进行控制。该放电方法虽然加快了母线电容的放电速度，但是，采用该方法进行母线电容放电不但增加了系统额外的器件和成本，同时，由于系统元件数量的变多，降低了整机的可靠性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，提供一种变换器母线电容快速放电方法，克服现有技术存在的放电速度慢、系统须增加放电元件导致整机可靠性降低的缺陷。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种变换器母线电容快速放电方法，所述变换器包括母线电容、控制器和由开关管构成的变换桥臂，所述桥臂为两电平桥臂或三电平桥臂，桥臂的相数为单相、二相或三相，每相桥臂的开关管包括上管和下管；其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0007]S1、所述控制器检测放电指令，有检测指令进入下一步，无检测指令继续检测；
[0008]S2、所述控制器向至少一相所述桥臂的上管和下管发送脉冲驱动信号，并控制其他相的开关管始终关闭；
[0009]所述脉冲驱动信号周期为T，在该周期的TO?T4的各期间内:
[0010]在TO?Tl区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述上管导通、所述下管关闭；
[0011]在Tl?T2区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述上管关闭、所述下管关闭；
[0012]在T2?T3区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述上管关闭、所述下管导通；
[0013]在T3?T4区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述上管关闭、所述下管关闭；
[0014]或在该周期的TO?T4的各期间内:
[0015]在TO?Tl区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述下管导通、所述上管关闭；
[0016]在Tl?T2区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述下管关闭、所述上管关闭；
[0017]在T2?T3区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述下管关闭、所述上管导通；
[0018]在T3?T4区间，该驱动信号控制同一相桥臂的所述下管关闭、所述上管关闭；
[0019]S3、所述控制器检测所述母线电容两端电压，当该电压小于预设电压阈值，执行下一步骤；当该电压大于等于该预设电压阈值，继续执行步骤S2 ;
[0020]S4、所有开关管停止动作，放电结束。
[0021]在本发明的变换器母线电容快速放电方法中，所述控制器向一相所述桥臂的上管A和下管A发送脉冲驱动信号；在步骤S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期间内:
[0022]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该上管A导通、控制该下管A关闭；
[0023]在Tl?Τ2区间，所述驱动信号控制该上管A关闭、控制该下管A关闭；
[0024]在Τ2?Τ3区间，所述驱动信号控制该上管A关闭、控制该下管A导通；
[0025]在Τ3?Τ4区间，所述驱动信号控制该上管A关闭、控制该下管A关闭；
[0026]或在所述周期T的TO?Τ4的各期间内:
[0027]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该下管A导通、控制该上管A关闭；
[0028]在Tl?Τ2区间，所述驱动信号控制该下管A关闭、控制该上管A关闭；
[0029]在Τ2?Τ3区间，所述驱动信号控制该下管A关闭、控制该上管A导通；
[0030]在Τ3?Τ4区间，所述驱动信号控制该下管A关闭、控制该上管A关闭。
[0031]在本发明的变换器母线电容快速放电方法中，所述控制器向两相所述桥臂的上、下管发送脉冲驱动信号，其中，第一桥臂包括上管A和下管Α，第二桥臂包括上管B和下管B ;在步骤S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期间内:
[0032]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该上管Α、上管B导通、控制该下管Α、下管B关闭；
[0033]在Tl?Τ2区间，所述驱动信号控制该上管Α、上管B关闭、控制该下管Α、下管B关闭；
[0034]在Τ2?Τ3区间，所述驱动信号控制该上管Α、上管B关闭、控制该下管Α、下管B导通；
[0035]在Τ3?Τ4区间，所述驱动信号控制该上管Α、上管B关闭、控制该下管Α、下管B关闭；
[0036]或在所述周期T的TO?Τ4的各期间内:
[0037]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该下管Α、下管B导通、控制该上管Α、上管B关闭；
[0038]在Tl?Τ2区间，所述驱动信号控制该下管Α、下管B关闭、控制该上管Α、上管B关闭；
[0039]在Τ2?Τ3区间，所述驱动信号控制该下管Α、下管B关闭、控制该上管Α、上管B导通；
[0040]在Τ3?Τ4区间，所述驱动信号控制该下管Α、下管B关闭、控制该上管Α、上管B关闭。
[0041]在本发明的变换器母线电容快速放电方法中，所述控制器向三相所述桥臂的上、下管发送脉冲驱动信号，其中，第一桥臂包括上管A和下管Α，第二桥臂包括上管B和下管B，第三桥臂包括上管C和下管C ;在步骤S2中，在所述周期T的TO?Τ4的各期间内:
[0042]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该上管Α、上管B、上管C导通、控制该下管Α、下管B、下管C关闭；
[0043]在Tl?T2区间，所述驱动信号控制该上管A、上管B、上管C导关闭、控制该下管A、下管B、下管C关闭；
[0044]在T2?T3区间，所述驱动信号控制该上管A、上管B、上管C导关闭、控制该下管A、下管B、下管C导通；
[0045]在T3?T4区间，所述驱动信号控制该上管A、上管B、上管C导关闭、控制该下管A、下管B、下管C关闭；
[0046]或在所述周期T的TO?T4的各期间内:
[0047]在TO?Tl区间，所述驱动信号控制该下管A、下管B、下管C导通、控制该上管A、上管B、上管C关闭；
[0048]在Tl?T2区间，所述驱动信号控制该下管A、下管B、下管C关闭、控制该上管A、上管B、上管C关闭；
[0049]在T2?T3区间，所述驱动信号控制该下管A、下管B、下管C关闭、控制该上管A、上管B、上管C导通；
[0050]在T3?T4区间，所述驱动信号控制该下管A、下管B、下管C关闭、控制该上管A、上管B、上管C关闭。
[0051]在本发明的变换器母线电容快速放电方法中，所述桥臂为包括上管、下管、连接该上管、下管相连接端与所述母线电容的中位开关管的T字形三电平结构桥臂；
[0052]在步骤S2中，所述控制器控制所述桥臂的中位开关管始终处于关闭状态。
[0053]实施本发明的变换器母线电容快速放电方法，与现有技术比较，其有益效果是:
[0054]1.放电速度提高，大大缩短了母线电容的放电时间；实验证明，使用本发明的方法，母线电容从500伏放电至O伏仅需50秒，使用现有放电方法，母线电容从500伏开始放电，经200秒后母线电容电压尚有80伏左右，完全放电至O伏还需更多时间；
[0055]2.使用本发明的放电方法，系统无需增加任何硬件，系统可靠性高，成本低；
[0056]3.放电时，其输出电压不会对负载产生任何影响，安全可靠。
【附图说明】
[0057]图1是现有大功率电力电子设备的变换电路拓扑图。
[0058]图2是现有母线电容放电的拓扑图。
[0059]图3是现有三相两电平半桥变换电路拓扑图。
[0060]图4是本发明变换器母线电容快速放电方法实施例一的波形图。
[0061]图5是本发明变换器母线电容快速放电方法实施例二的波形图。
[0062]图6是本发明变换器母线电容快速放电方法实施例三的波形图。
[0063]图7是本发明变换器母线电容快速放电方法实施例四的波形图。
[0064]图8是T字形三电平变换电路拓扑。
[0065]图9是I字形三电平变换电路拓扑。
【具体实施方式】
[0066]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0067]实施例一
[0068]如图3所示的三相两电平半桥变换电路，变换器包括母线电容C、控制器和三个两电平桥臂:A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，A相桥臂的开关管包括上管Sm和下管S dl，B相桥臂的开关管包括上管Su2和下管S d2，C相桥臂的开关管包括上管Su3和下管S d3。
[0069]如图3、图4所示，本实施例的变换器母线电容快速放电方法包括如下步骤:
[0070]1、控制器检测放电指令，当检测到有检测指令时进入下一步，未检测到指令继续进行检测。
[0071]2、控制器向A相、B相、C相桥臂的上管Sm、SU2、Su3和下管S dl、Sd2、Sd3发送脉冲驱动信号，该脉冲驱动信号周期为T，开关频率为1/T，在该周期T的TO?T4的各期间内:
[0072]在TO?Tl区间，驱动信号控制上管Sm、Su2、Su3导通，控制下管Sdl、Sd2、Sd3关闭。
[0073]在Tl?T2区间，驱动信号控制上管Sm、Su2、Su3关闭，控制下管S dl、Sd2、Sd3关闭。
[0074]在T2?T3区间，驱动信号控制上管Sm、Su2、Su3关闭，控制下管S dl、Sd2、Sd3导通。
[0075]在T3?T4区间，驱动信号控制上管Sm、Su2、Su3关闭，控制下管S dl、Sd2、Sd3关闭。
[0076]3、控制器检测母线电容C两端电压，当该电压小于预设电压阈值时，执行下一步骤；当该电压大于等于预设电压阈值时，继续执行步骤2。
[0077]4、所有开关管停止动作，放电结束。
[0078]由于三相桥臂的上管或下管同时动作，所以，其输出电压并不会对负载产生任何影响；同时由于三相桥臂同时动作，桥臂中也不会产生电流，开关管可以以非常高的频率动作，加速放电。
[0079]如图8所示，在其他实施例中，变换器的桥臂可以采用包括上管P、下管N、连接该上管P、下管N相连接端与母线电容的中位开关管O、中位开关管U的T字形三电平电路拓扑结构桥臂。此时，在上述步骤2中，控制器向该桥臂的中位开关管O、中位开关管U发送驱动信号控制该中位开关管中位开关管O、中位开关管U处于关闭状态即