直流母線電容放電電路及變流器、變頻器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直流母線電容放電電路及變流器、變頻器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，直流母線電容放電電路包括直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，放電開(kāi)關(guān)為常閉電控開(kāi)關(guān)；放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在直流母線電容兩端；DC/DC電路輸入端連接在直流母線電容兩端、輸出端控制放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；變流器、變頻器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分別采用上述直流母線電容放電電路。本實(shí)用新型降低功率單元有功損耗，提高整機(jī)效率，降低控制板運(yùn)算需求，提高放電功能控制可靠性，降低設(shè)備和系統(tǒng)的制造成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
直流母線電容放電電路及變流器、變頻器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于直流母線電容放電的電路，還涉及使用該電路的變流器、變頻器和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在電力電子行業(yè)中，基于“交直交”拓?fù)涞拇蠊β首兞髌饕褟V泛應(yīng)用。在“交直交”變流器中，為了支撐母線電壓，通常需要其功率單元直流側(cè)的母線電容采用大容量的直流母線電容，這種結(jié)構(gòu)使得在輸入掉電后，母線電容長(zhǎng)時(shí)間維持較高值，當(dāng)設(shè)備停機(jī)后必須對(duì)直流母線電容進(jìn)行放電，以避免檢修設(shè)備時(shí)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中通常在功率單元的直流母線電容C的兩端并聯(lián)功率電阻R進(jìn)行放電，然而，由于該功率電阻R在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中會(huì)一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，增大系統(tǒng)損耗，降低了設(shè)備效率。雖然增大該功率電阻的阻值可改善該問(wèn)題。但功率電阻的阻值過(guò)大會(huì)延長(zhǎng)放電時(shí)間，而且，在系統(tǒng)的輔助電源掉電后，有潛在的安全隱患，不能滿(mǎn)足安規(guī)要求。
[0004]為解決這一問(wèn)題，如圖2所示，出現(xiàn)了利用DC/DC電源的低壓側(cè)并聯(lián)放電電路的方案，該方案采用控制板控制放電開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。該方案通過(guò)DC/DC電源的低壓側(cè)放電，可以降低功率電阻R的發(fā)熱，降低系統(tǒng)損耗，提高設(shè)備效率。但是，此方案在母線電壓降低到一定程度時(shí)，DC/DC電路停止工作，此時(shí)母線電容因失去放電支路而造成放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足安規(guī)要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于，提供一種直流母線電容放電電路，克服現(xiàn)有直流母線電容放電功率電阻耐壓等級(jí)高、放電功率大、放電時(shí)間長(zhǎng)、不能滿(mǎn)足安規(guī)要求的缺陷。
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于，提供一種變流器，克服現(xiàn)有變流器直流母線電容放電功率電阻耐壓等級(jí)高、放電功率大、放電時(shí)間長(zhǎng)、不能滿(mǎn)足安規(guī)要求的缺陷。
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之三在于，提供一種變頻器，克服現(xiàn)有變頻器直流母線電容放電功率電阻耐壓等級(jí)高、放電功率大、放電時(shí)間長(zhǎng)、不能滿(mǎn)足安規(guī)要求的缺陷。
[0008]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題之四在于，提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，克服現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線電容放電功率電阻耐壓等級(jí)高、放電功率大、放電時(shí)間長(zhǎng)、不能滿(mǎn)足安規(guī)要求的缺陷。
[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之一所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種直流母線電容放電電路，包括直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0010]在本實(shí)用新型的直流母線電容放電電路中，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻；該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別一一對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0011]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之二所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種變流器，包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路;該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0012]在本實(shí)用新型的變流器中，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻;該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0013]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之三所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種變頻器，包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路;該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0014]在本實(shí)用新型的變頻器中，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻;該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0015]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題之四所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括變流器，該變流器包括網(wǎng)側(cè)變換器、機(jī)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路，該直流母線電路連接該網(wǎng)側(cè)變換器與機(jī)側(cè)變換器;該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0016]在本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，所述直流母線電路包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻；該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別一一對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0017]實(shí)施本實(shí)用新型的直流母線電容放電電路及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是:
[0018]1.在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，并聯(lián)在母線支撐電容上的放電電路起到母線均衡的作用，當(dāng)母線電壓上升到設(shè)定電壓Ul后，放電電路被切斷，降低了功率單元的有功損耗，提高了整機(jī)的效率；
[0019]2.放電電路由DC/DC電路控制，降低了控制板的運(yùn)算需求，提高了放電功能控制的可靠性；
[0020]3.放電電阻可選用低電壓等級(jí)、低功率的功率電阻，電阻成本大大降低，從而降低設(shè)備和系統(tǒng)的制造成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)母線電容采用并聯(lián)電阻放電的原理圖。
[0022]圖2是現(xiàn)有技術(shù)母線電容采用DC/DC低壓側(cè)放電原理圖。
[0023]圖3是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路的原理圖。
[0024]圖4是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路中電壓與開(kāi)關(guān)動(dòng)作關(guān)系圖。
[0025]圖5是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路在高壓變頻器功率單元中的實(shí)施例。
[0026]圖6是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路在高壓SVG功率單元中的實(shí)施例。
[0027]圖7是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路在變流器中的實(shí)施例。
[0028]圖8是本實(shí)用新型直流母線電容放電電路在逆變器中的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖3所示，本實(shí)用新型的直流母線電容放電電路包括直流母線電容C、放電電阻R、放電開(kāi)關(guān)S和DC/DC電路，放電開(kāi)關(guān)S采用常閉的電控開(kāi)關(guān);放電電阻R和放電開(kāi)關(guān)S串聯(lián)在該直流母線電容C的兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容C兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。
[0031]如圖3、圖4所示，該直流母線電容放電電路的工作原理是:
[0032]當(dāng)母線電壓從O開(kāi)始上升但是低于設(shè)定電壓Ul時(shí)，DC/DC電路未啟動(dòng)，放電開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，放電電阻R承受低于Ul的電壓。
[0033]當(dāng)母線電壓等于、高于設(shè)定電壓Ul時(shí)，DC/DC電路啟動(dòng)工作，DC/DC電路的輸出控制開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，此時(shí)放電電阻R承受電壓為0，放電開(kāi)關(guān)S承受母線電壓。
[0034]當(dāng)母線電壓下降，母線電壓低于設(shè)定電壓U2時(shí)，DC/DC電路停止工作，此時(shí)放電開(kāi)關(guān)S閉合，放電電阻R投入放電。
[0035]如圖5所示，直流母線電容放電電路包括3個(gè)串聯(lián)連接在直流母線電容兩端的分壓電阻1?1、1?2、1?;直流母線電容為3個(gè)串聯(lián)連接的子電容(:1工2、03;該3個(gè)分壓電阻分別——對(duì)應(yīng)與該3個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0036]在其他實(shí)施例中，直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容C1、C2、C3……Cn，直流母線電容放電電路相應(yīng)設(shè)置N個(gè)分壓電阻Rl、R2、R3......Rn;該N個(gè)分壓電阻分別對(duì)應(yīng)與該
N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0037]如圖7所示，本實(shí)用新型的變流器包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路。該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容C、放電電阻R、放電開(kāi)關(guān)S和DC/DC電路，直流母線電容C連接在直流母線上，放電開(kāi)關(guān)S為常閉型電控開(kāi)關(guān)，該放電電阻R和放電開(kāi)關(guān)S串聯(lián)在該直流母線電容C的兩端，該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容C的兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。
[0038]在其他實(shí)施例中，變流器的直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容Cl、C2、C3……Cn，直流母線電路相應(yīng)設(shè)置N個(gè)分壓電阻R1、R2、R3……Rn;該N個(gè)分壓電阻分別——對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0039]如圖5所示，本實(shí)用新型的變頻器包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路。該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容C、放電電阻R、放電開(kāi)關(guān)S和DC/DC電路，該直流母線電容C連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為常閉型電控開(kāi)關(guān)，該放電電阻R和放電開(kāi)關(guān)S串聯(lián)在該直流母線電容C的兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容C的兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。
[0040]在其他實(shí)施例中，變頻器的直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容Cl、C2、C3……Cn，直流母線電路相應(yīng)設(shè)置N個(gè)分壓電阻R1、R2、R3……Rn;該N個(gè)分壓電阻分別——對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
[0041]如圖6、圖8所示，本實(shí)用新型的直流母線電容放電電路還可以運(yùn)用在包括但不限于:高壓SVG(高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置)功率單元中、逆變器中等。
[0042]本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括變流器，變流器包括網(wǎng)側(cè)變換器、機(jī)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路，直流母線電路連接該網(wǎng)側(cè)變換器與機(jī)側(cè)變換器。
[0043]其中，直流母線電路包括直流母線、直流母線電容C、放電電阻R、放電開(kāi)關(guān)S和DC/DC電路。直流母線電容C連接在直流母線上，放電開(kāi)關(guān)S采用常閉電控開(kāi)關(guān)，放電電阻R和放電開(kāi)關(guān)S串聯(lián)在該直流母線電容C的兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容C的兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。
[0044]當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線電路的直流母線電容采用N個(gè)串聯(lián)連接的子電容Cl、C2、C3……Cn時(shí)，該直流母線電路對(duì)應(yīng)設(shè)置N個(gè)分壓電阻Rl、R2、R3……Rn;該N個(gè)分壓電阻分別一一對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流母線電容放電電路，包括直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。2.如權(quán)利要求1所述的直流母線電容放電電路，其特征在于，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻；該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別一一對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。3.一種變流器，包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路； 該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。4.如權(quán)利要求3所述的變流器，其特征在于，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻;該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別 對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。5.—種變頻器，包括機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路； 該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。6.如權(quán)利要求5所述的變頻器，其特征在于，包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻;該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別 對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。7.—種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括變流器，該變流器包括網(wǎng)側(cè)變換器、機(jī)側(cè)變換器和連接該機(jī)側(cè)變換器、網(wǎng)側(cè)變換器的直流母線電路，該直流母線電路連接該網(wǎng)側(cè)變換器與機(jī)側(cè)變換器； 該直流母線電路包括直流母線、直流母線電容、放電電阻、放電開(kāi)關(guān)和DC/DC電路，該直流母線電容連接在該直流母線上，該放電開(kāi)關(guān)為電控開(kāi)關(guān);其特征在于，該放電開(kāi)關(guān)為常閉開(kāi)關(guān)，該放電電阻和放電開(kāi)關(guān)串聯(lián)在該直流母線電容兩端;該DC/DC電路輸入端連接在該直流母線電容兩端、輸出端控制該放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。8.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流母線電路包括N個(gè)串聯(lián)連接在所述直流母線電容兩端的分壓電阻；該直流母線電容為N個(gè)串聯(lián)連接的子電容;該N個(gè)分壓電阻分別 對(duì)應(yīng)與該N個(gè)子電容并聯(lián)連接。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK205490114SQ201620009375
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日
【發(fā)明人】張鳳準(zhǔn), 廖榮輝
【申請(qǐng)人】深圳市禾望電氣股份有限公司