专利名称：一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电力变换的方法，具体讲涉及一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法。
背景技术：
随着电力电子器件的发展，可关断器件的耐压值不断提升，其耐压值最高已经达到6. 5kV，但是单个器件仍然无法直接应用于高压领域。ABB公司开发了易于串联的压接式IGBT，但是不对外出售。WestCode公司也开发了压接式IGBT，但是价格很贵，且性能还未得到验证。普通的IGBT进行串联的技术也有诸多缺点，例如，串联的IGBT的数目不能太多，损耗比较大，控制比较复杂，可靠性也大幅降低。 而可四象限运行的高压大容量变流器和高压直流斩波都需要能够阻断高电压的可关断器件或是能实现高压斩波功能的电力电子电路，因此，可靠性高，易于扩展的，能够阻断高电压的电力电子电路便成为高压大容量变流器和高压直流斩波的关键所在。
发明内容
本发明提出了一种可靠性高，易于扩展的能够阻断高电压的电力电子电路及控制方法。其控制方法简单，容易实现。本发明采用如下方案实现本发明的目的
一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于
所述的可阻断高电压的电力电子电路由多个链节串联连接构成；
所述的链节由电力电子器件和电容等构成，正常工作时，所述的电容的电压为Uc，通过控制电力电子器件的开通和关断，使所述的链节可以输出三种电压零电压、正的电容电压(+Uc)、负的电容电压(-Uc)；
所述的可阻断高电压的电力电子电路有两中状态导通状态和阻断状态；
当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通状态时，所述的多个链节输出的电压之和约为零，所述的可阻断高电压的电力电子电路中可以流过较大的电流；
当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于阻断状态时，所述的多个链节输出的电压之和大于或等于所述的可阻断高电压的电力电子电路的外加电压值(Uout)，此时仅有很小的电流流过；
当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通或阻断状态时，可以控制各模块进行充放电，用于调整各个模块的电压。如权利要求I中所述的可阻断高电压的电力电子电路，其特征在于，所述的多个链节的电容电压值的差别可以较大，只要保证在安全工作的范围内。所述的可阻断电压的电力电子电路中包含检测电路，控制电路，保护电路等，用于检测并控制这个装置的运行状态，同时对整个装置进行保护。所述的链节由两个可关断电力电子器件(Tl，T2)、两个二极管(Dl，D2)以及电容构成；
其中所述的可关断电力电子器件Tl的正极和所述的二极管Dl的正极相连，作为所述的链节的正极；
所述的可关断电力电子器件T2的正极、所述的二极管Dl的负极和所述的电容的正极相连；
所述的可关断电力电子器件Tl的负极、所述的二极管D2的正极和所述的电容的负极相连；
所述的可关断电力电子器件T2的负极和所述的二极管D2的负极相连，作为所述的链节的负极；
通过控制所述的可关断电力电子器件(Tl、T2)的开通和关断，可以控制所述的链节输出的电压和链节中电容的充放电。
图I是可阻断高电压的电力电子电路的拓扑结构。图2是可阻断高电压的电力电子电路应用于高压直流斩波。
具体实施例方式本发明所提出的可阻断高电压的电力电子电路，现结合附图和具体实施方式
说明如下
如图2所示，是可阻断高电压的电力电子电路应用于直流斩波中，整个电路由11个链节构成，链节中的IGBT的耐压值为I. 7kV，电容的大小为ImF ;其中直流电压源Udc为10kV，平波电抗器L为30mH，电容C为lmF，电阻R为200 Ω，每个链节的电压参考值为910V，;链节的开关频率为1000Hz，链节中的两个IGBT轮流导通，因此，每个IGBT的开关频率为500Hz，所有链节要尽量同时导通，同时关断；由于各个链节中的电容大小，以及损耗不可能完全相同，链节的导通和关断也不会完全同步，因此会造成各个链节的电容电压不平衡，必须对各个链节中的电容电压进行平衡控制，以保证整个电路的正常工作。链节电容电压的平衡方法为当电路处于通态时，各个链节中流过较大的电流，电流方向为从正极流向负极；电压最低的一个或多个链节中的可关断电力电子器件Tl和T2均处于关断状态，从而使这些链接输出正的电容电压，对电压较低的这些链节进行充电；电压较高的一个或多个链节中的可关断电力电子器件Tl和T2均处于导通状态，从而使这些链节输出负的电容电压，对电压较高的这些链节进行放电；其他的链节中可关断电力电子器件Tl和T2只有一个处于导通状态，另外一个处于关断状态，使这些链节输出的电压为O ;如此便可以使所有链节输出的电压之和近似为0，同时也控制各个链节中的电容电压趋于平衡。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于 所述的可阻断高电压的电力电子电路由多个链节串联连接构成； 所述的链节由电力电子器件和电容等构成，正常工作时，所述的电容的电压为Uc，通过控制电力电子器件的开通和关断，使所述的链节可以输出三种电压零电压、正的电容电压(+Uc)、负的电容电压(-Uc)； 所述的可阻断高电压的电力电子电路有两中状态导通状态和阻断状态； 当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通状态时，所述的多个链节输出的电压之和约为零，所述的可阻断高电压的电力电子电路中可以流过较大的电流； 当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于阻断状态时，所述的多个链节输出的电压之和大于或等于所述的可阻断高电压的电力电子电路的外加电压值(Uout)，此时仅有很小的电流流过； 当所述的可阻断高电压的电力电子电路处于导通或阻断状态时，可以控制各模块进行充放电，用于调整各个模块的电压； 所述的可阻断电压的电力电子电路中包含检测电路，控制电路，保护电路等，用于检测并控制这个装置的运行状态，同时对整个装置进行保护。
2.如权利要求I中所述的可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于，所述的多个链节的电容电压值的差别可以较大，只要保证在安全工作的范围内。
3.如权利要求I中所述的可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于 所述的链节由两个可关断电力电子器件(Tl，T2)、两个二极管(D1，D2)以及电容构成；其中所述的可关断电力电子器件Tl的正极和所述的二极管Dl的正极相连，作为所述的链节的正极；所述的可关断电力电子器件T2的正极、所述的二极管Dl的负极和所述的电容的正极相连；所述的可关断电力电子器件Tl的负极、所述的二极管D2的正极和所述的电容的负极相连；所述的可关断电力电子器件T2的负极和所述的二极管D2的负极相连，作为所述的链节的负极；通过控制所述的可关断电力电子器件(Tl、T2)的开通和关断，可以控制所述的链节输出的电压和链节中电容的充放电。
4.如权利要求I中所述的可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，其特征在于所 述的链节的结构为能实现权利要求I中所述的功能的其他结构。
全文摘要
本发明提出了一种可阻断高电压的电力电子电路及控制方法，属于电力变换领域；本发明可用于高压直流斩波和高压大容量变流器等；本发明所涉及的电路由多个链节串联构成，所述的链节是由电力电子器件和电容等组成，通过控制链节中可关断电力电子器件的通断，来控制链节输出的电压为零电压、正电压或负电压；该电路有两种状态导通状态和阻断状态；当电路处于导通状态时，各个链节输出的电压之和约为零，并且可以通过较大的电流；当电路处于阻断状态时，各个链节输出的电压之和大于或等于电路的外加电压，此时仅有很小的电流流过电路；当电路处于导通或阻断状态时，可以控制各模块进行充放电，用于调整各个链节的电容电压。
文档编号H02H3/20GK102801134SQ20121028116
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者郭高朋 申请人:郭高朋