本發明專利技術涉及一種包含預充電電路的單相不對稱多電平逆變器及其充電方法，屬于電能變換領域，用于直流到交流電能形式的變換。其組成包括開關、充電電阻、十個功率開關器件以及三個電容。切換開關和充電電阻并聯后串聯在直流輸入電源和單相不對稱多電平逆變器的直流正極輸入端之間。在初始上電時刻，切換開關斷開，由直流輸入電源通過充電電阻為直流輸入端的兩個串聯電容充電，在兩個串聯電容完成充電后，采集懸浮電容的電壓，并將用于連接懸浮電容和逆變器的正極母線的兩個功率開關器件以及連接懸浮電容和逆變器的負極母線的兩個功率開關器件導通，在懸浮電容的電壓等于直流電源電壓的1/4時，關斷導通的功率開關器件，并閉合切換開關。本發明專利技術具有結構緊湊、成本較低，實現容易以及效率高、可靠性高等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，屬于電能變換領域，用于將直流電壓轉換為交流電壓。
技術介紹
多電平功率變換技術通過將直流電壓轉換為多種電平進而實現直流到交流的轉換，與兩電平直流-交流變換技術相比，具有更低的電壓變化率應力和更小的電壓諧波含量。隨著全控型開關器件的成熟應用及IECT、IGCT等新型全控型器件的出現，以及以DSP、FPGA以核心的高性能數字控制技術的普及，多電平逆變器的研究與應用得到了迅猛發展，近年已經成為研究熱點。根據主電路的拓撲結構，目前可將多電平逆變器分為二極管鉗位、飛跨電容鉗位 與單元級聯三類。單元級聯型多電平逆變器可以通過采用較低電壓等級的功率開關器件串聯的方法實現中高壓的輸出；每個功率單元可以采用比較低的開關頻率，而串聯后的等效開關頻率可以得到成倍數的提高，可以大大減少開關損耗、降低和輸出諧波含量。二極管嵌位型多電平逆變器通過二極管將輸出電壓限制在某些特定的電平，進而實現多電平輸出。而飛跨電容鉗位多電平逆變器采用多個電容懸浮的形式，通過控制各個飛跨電容的電壓，進而無需多個用于電平鉗位的二極管，就可以實現多電平電壓輸出。多電平逆變器在獲得較低電壓變化率應力，更低的電壓諧波含量的同時，由于其使用的開關器件和儲能器件數量較多，一方面造成其成本較高，體積較大，另一方面造成功率器件的總損耗明顯提高，系統效率下降明顯，同時也為系統散熱帶來較大難度。需要研究開發在獲得多電平輸出電壓的同時，能夠使用更少功率器件的多電平功率變換技術，以降低系統體積和成本，提聞系統效率，實現系統的聞效率節能運行。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，以解決包含懸浮電容的不對稱多電平逆變器的初始上電過程的懸浮電容的充電問題。一種包含預充電電路的單相不對稱多電平逆變器，其組成包括電容Cl (I),電容C2 (2)，功率開關管Vl (3)，功率開關管V2 (4)，功率開關管V3 (5)，功率開關管V4 (6)，功率開關管V5 (7)，功率開關管V7 (8)，功率開關管V8 (9)，功率開關管V6 (10)，電容〇3(11)，功率開關管V9 (12)，功率開關管VlO (13)，開關Kl (14)，充電電阻Rl (15)，直流電壓檢測電路(16)，控制器(17)，隔離驅動電路(18)； 所述的電容Cl (I)的一端與電容C2 (2)的一端，V2 (4)的功率輸出端以及V3 (5)的功率輸入端相連，C2 (2)的另一端與外部輸入的直流電源的負極，V4 (6)的功率輸出端以及VlO (13)的功率輸出端相連，Vl (3)的功率輸出端與V2 (4)的功率輸入端以及V5的功率輸入端相連，V3(5)的功率輸出端與V4 (6)的功率輸入端以及V8 (9)的功率輸出端相連，V5 (7)的功率輸出端與電容C3 (11)的一端以及V7 (8)的功率輸入端相連，V6 (10)的功率輸入端與電容C3 (11)的另一端以及V8 (9)功率輸出端相連，V7 (8)的功率輸出端與V8 (9)的功率輸入端相連，并作為交流電壓輸出的一個端口，V9 (12)的功率輸出端和VlO (13)的功率輸入端相連，并作為交流電壓輸出的另一個端口；開關Kl (14)的一端與充電電阻Rl (15)的一端以及外部輸入的直流電源的正極相連,開關Kl (14)的一端與充電電阻Rl (15)的另一端以及電容Cl (I)的另一端，Vl (3)的功率輸入端以及V9(12)的功率輸入端相連；直流電壓檢測電路(16)用于檢測直流輸入電源、電容Cl (I)、電容C2 (2)以及電容C3 (11)的電壓，直流電壓檢測電路(16)的輸出端與控制器(17)的輸入端相連，控制器(17)的輸出端與隔離驅動電路(18)的輸入端相連，隔離驅動電路(18)的輸出端分別與開關Kl (14)的控制端、功率開關管Vl (3)的控制信號輸入端、功率開關管V5 (7)的控制信號輸入端、功率開關管V4 (6)的控制信號輸入端以及功率開關管V6 (10)的控制信號輸入·端相連。包含預充電電路的單相不對稱多電平逆變器的充電方法的控制步驟為 一、在初始上電時，開關Kl(14)斷開，通過直流電壓檢測電路(16)分別檢測直流輸入電源、電容Cl (1)、電容02 (2)以及電容C3 (11)的電壓，并將其轉換為檢測到低電壓信號輸入到控制器(17)中； 二、在控制器(17)中，將電容Cl(I)的電壓和電容C2 (2)的電壓相加，所獲得的電壓和與直流輸入電源電壓相減，當所述的電壓和與直流輸入電源電壓的差相差小于較小差值時，說明電容Cl (I)和電容C2 (2)已經充電完畢，執行步驟三；三、令功率開關管Vl(3)、功率開關管V5 (7)、功率開關管V4 (6)以及功率開關管V6(10)導通，電容C3 (11)開始充電，在電容C3 (11)的電壓為直流輸入電源電壓的1/4時，關斷功率開關管Vl (3)、功率開關管V5 (7)、功率開關管V4 (6)以及功率開關管V6 (10)，同時令開關Kl (14)閉合，將充電電阻Rl (15)短路，至此充電過程結束。 本專利技術所具有的優點(1)在獲得相同電平數的輸出電壓波形的前提下，本專利技術由于采用新的不對稱多電平逆變器拓撲，無需現有方案中的二極管箝位型多電平逆變器中的鉗位二極管，相比于現有方案中的飛跨電容式多電平逆變器，儲能電容和功率開關器件的數量均有所降低；(2)只需在多電平逆變器中加入充電電阻和短路開關，借助逆變器中現有的功率開關器件實現對兩個串聯電容和一個懸浮電容的預充電控制，無需額外增加充電電源或者預充電電路，因此本專利技術具有結構緊湊、成本較低以及效率較高等優點。附圖說明 圖I是本專利技術的原理 圖2為逆變器輸出電壓為O的等效電路； 圖3為逆變器輸出電壓為1/4的等效電路； 圖4為逆變器輸出電壓為1/2的等效電路； 圖5為逆變器輸出電壓為3/4的等效電路； 圖6為逆變器輸出電壓為I的等效電路；圖7是本專利技術的充電方法的流程 圖8是本專利技術的為電容Cl (1)，電容C2 (2)充電過程的等效電路原理 圖9是本專利技術的為電容C3 (11)充電過程的等效電路原理圖。具體實施例方式具體實施方式一下面結合圖I至圖6具體說明本實施方式。圖I為包含預充電電路的單相不對稱九電平逆變器的原理圖，一種包含預充電電路的單相不對稱多電平逆變 器，其組成包括電容Cl (1)，電容C2 (2)，功率開關管Vl (3)，功率開關管V2 (4)，功率開關管V3 (5)，功率開關管V4 (6)，功率開關管V5 (7)，功率開關管V7 (8)，功率開關管V8(9)，功率開關管V6 (10)，電容03 (11)，功率開關管V9 (12)，功率開關管VlO (13)，開關Kl (14)，充電電阻Rl (15)，直流電壓檢測電路(16)，控制器(17)，隔離驅動電路(18); 所述的電容Cl (I)的一端與電容C2 (2)的一端，V2 (4)的功率輸出端以及V3 (5)的功率輸入端相連，C2 (2)的另一端與外部輸入的直流電源的負極，V4 (6)的功率輸出端以及VlO (13)的功率輸出端相連，Vl (3)的功率輸出端與V2 (4)的功率輸入端以及V5(7)的功率輸入端相連，V3 (5)的功率輸出端與V4 (6)的功率本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種包含預充電電路的單相不對稱多電平逆變器，其特征在于，其組成包括電容C1（1），電容C2（2），功率開關管V1（3），功率開關管V2（4），功率開關管V3（5），功率開關管V4（6），功率開關管V5（7），功率開關管V7（8），功率開關管V8（9），功率開關管V6（10），電容C3（11），功率開關管V9（12），功率開關管V10（13），開關K1（14），充電電阻R1（15），直流電壓檢測電路（16），控制器（17），隔離驅動電路（18）；所述的電容C1（1）的一端與電容C2（2）的一端，V2（4）的功率輸出端以及V3（5）的功率輸入端相連，C2（2）的另一端與外部輸入的直流電源的負極，V4（6）的功率輸出端以及V10（13）的功率輸出端相連，？V1（3）的功率輸出端與V2（4）的功率輸入端以及V5（7）的功率輸入端相連，V3（5）的功率輸出端與V4（6）的功率輸入端以及V8（9）的功率輸出端相連，V5（7）的功率輸出端與電容C3（11）的一端以及V7（8）的功率輸入端相連，V6（10）的功率輸入端與電容C3（11）的另一端以及V8（9）功率輸出端相連，V7（8）的功率輸出端與V8（9）的功率輸入端相連，并作為交流電壓輸出的一個端口，V9（12）的功率輸出端和V10（13）的功率輸入端相連，并作為交流電壓輸出的另一個端口；開關K1（14）的一端與充電電阻R1（15）的一端以及外部輸入的直流電源的正極相連，開關K1（14）的一端與充電電阻R1（15）的另一端以及電容C1（1）的另一端，V1（3）的功率輸入端以及V9（12）的功率輸入端相連；？？？？直流電壓檢測電路（16）用于檢測直流輸入電源、電容C1（1）、電容C2（2）以及電容C3（11）的電壓，直流電壓檢測電路（16）的輸出端與控制器（17）的輸入端相連，控制器（17）的輸出端與隔離驅動電路（18）的輸入端相連，隔離驅動電路（18）的輸出端分別與開關K1（14）的控制端、功率開關管V1（3）的控制信號輸入端、功率開關管V5（7）的控制信號輸入端、功率開關管V4（6）的控制信號輸入端以及功率開關管V6（10）的控制信號輸入端相連。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李宣南，毛飛，王錫銅，
申請(專利權)人：哈爾濱東方報警設備開發有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。