【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電力電子領域，尤其涉及一種功率變換器。
技術介紹
1、隨著光伏、風電和儲能裝置等分布式能源的滲透率逐漸提高，功率變換器或者變流器作為能量交換的重要組成單元，在供電系統中的應用也越來越廣泛。功率變換器或者變流器工作過程中，可能出現開關管失效的情況，比如由于開關管短路導致拓撲直通，母線短路，開關管過流損壞等。為了在功率變換器或者變流器有異常的情況下開機而不發生進一步的損壞，有必要在功率變換器或者變流器開機前，做一些開機自檢以確保設備安全工作。
技術實現思路
1、本申請實施例提供一種功率變換器，可在功率變換器工作前對開關管進行短路故障檢測，避免功率變換器工作過程中出現母線短路、短路故障擴散等異常工況，提高功率變換器工作的可靠性。
2、第一方面，本申請提供了一種功率變換器，功率變換器包括控制器、至少一個橋臂以及串聯的第一電容和第二電容，第一電容與正直流母線相連，第二電容與負直流母線相連。至少一個橋臂中的各個橋臂包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，第一開關管和第四開關管串聯后并聯在串聯的第一電容和第二電容的兩端，且第一開關管和第四開關管的連接端，通過反向串聯的第二開關管和第三開關管與第一電容和第二電容的連接端相連?？刂破饔糜?，在功率變換器開機后，控制各個橋臂中的目標開關管均保持導通，其中，各個橋臂中除目標開關管的其他開關管保持關斷，目標電容在各個橋臂中的目標開關管導通后開始充電，目標電容為第一電容和第二電容中的至少一個，目標開關管為各個橋臂中的第一開關管
3、本申請中，功率變換器中的控制器在功率變換器在開機后，且正式工作之前，控制各個橋臂中的目標開關管均保持導通。上述目標電容在各個橋臂中的目標開關管導通后開始充電。其中，上述目標電容兩端的電壓為零，可以是在功率變換器與直流電源連接之前，上述目標電容未充電且兩端的電壓為零，或者，可以是對目標電容進行放電直至兩端的電壓為零。接著，控制器在目標電容充電后兩端的電壓未達到電壓閾值時，判定當前功率變換器中有開關管出現短路，則輸出各個橋臂中存在開關管短路故障的信息。通過在功率變換器工作前對故障開關管進行檢測，避免功率變換器工作過程中出現母線短路、短路故障擴散等異常工況，提高功率變換器工作的可靠性。
4、在一種可能的實現方式中，功率變換器中包括串聯在正直流母線或者負直流母線上的緩起開關和電阻，目標電容為第一電容和第二電容，目標開關管為各個橋臂中的第一開關管，目標電容在各個橋臂中的目標開關管導通后開始充電，具體為各個橋臂中的第一開關管保持導通后，控制器控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源開始為第一電容和第二電容充電?？刂破鬟€用于，在直流電源為第一電容和第二電容充電后且第一電容兩端的電壓未達到電壓閾值時，輸出第三開關管短路的信息，或者，在直流電源為第一電容和第二電容充電后且第一電容兩端的電壓和第二電容兩端的電壓均未達到電壓閾值時，輸出第四開關管短路的信息。這里，若第三開關管短路，而第二開關管斷開時，第二開關管并聯的二極管可以導通從第一開關管和第四開關管連接端流向第一電容和第二電容連接端的電流，因此第三開關管、第二開關管均無法截止從第一開關管和第四開關管的連接端流向第一電容和第二電容連接端的電流，第一電容被短接而無法正常升壓。若第四開關管短路，則第四開關管無法截止從正直流母線流向負直流母線的電流，第一電容和第二電容被短接而無法正常升壓，因此，通過第一電容、第二電容充電后兩端的電壓變化情況，可以準確地對開關管進行短路故障檢測。
5、在一種可能的實現方式中，功率變換器中包括串聯在正直流母線或者負直流母線上的緩起開關和電阻，目標電容為第一電容和第二電容，目標開關管為各個橋臂中的第四開關管，目標電容在各個橋臂中的目標開關管導通后開始充電，具體為各個橋臂中的第四開關管保持導通后，控制器控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源開始為第一電容和第二電容充電?？刂破鬟€用于，在控制各個橋臂中的第四開關管保持導通后控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源為第一電容和第二電容充電?？刂破鬟€用于，在直流電源為第一電容和第二電容充電后且第二電容兩端的電壓未達到電壓閾值時，輸出第二開關管短路的信息，或者，在直流電源為第一電容和第二電容充電后且第一電容兩端的電壓和第二電容兩端的電壓均未達到電壓閾值時，輸出第一開關管短路的信息。這里，若第二開關管短路，而第三開關管斷開時，第三開關管并聯的二極管可以導通從第一電容和第二電容的連接端流向第一開關管和第四開關管的連接端的電流，因此則第二開關管、第三開關管均無法截止從第一電容和第二電容連接端流向第一開關管和第四開關管連接端的電流，第二電容被短接而無法正常升壓。若第一開關管短路，則第一開關管無法截止從正直流母線流向負直流母線的電流，第一電容和第二電容被短接，而無法正常升壓，因此，通過第一電容、第二電容充電后兩端的電壓變化情況，可以準確地對開關管進行短路故障檢測。
6、在一種可能的實現方式中，第一電容和第二電容兩端并聯一個放電電路，控制器用于，在控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源為第一電容和第二電容充電后,若第一電容兩端的電壓和第二電容兩端的電壓均大于或者等于電壓閾值，控制第一開關管斷開，并控制緩起開關斷開，以斷開第一電容和第二電容與直流電源的連接，以使得放電電路對第一電容和第二電容放電，并在第一電容和第二電容放電至兩端的電壓為零時，控制各個橋臂中的第二開關管保持導通，并控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源為第一電容和第二電容充電，并在第二電容充電后且兩端的電壓未達到電壓閾值時，輸出第四開關管短路的信息。這里，在上述第一電容和第二電容充電后其兩端的電壓均大于或者等于電壓閾值時，對第四開關管進行二次短路故障檢測，可以避免由于第一開關管斷路的情況下不能正常檢測第四開關管是否短路，提高了開關管短路故障檢測的準確性。
7、在一種可能的實現方式中，第一電容和第二電容兩端并聯一個放電電路，控制器用于，在控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源為第一電容和第二電容充電后,若第一電容兩端的電壓和第二電容兩端的電壓均大于或者等于電壓閾值，控制第四開關管斷開，并控制緩起開關斷開，以斷開第一電容和第二電容與直流電源的連接，以使得放電電路對第一電容和第二電容放電，并在第一電容和第二電容放電至兩端的電壓為零時，控制各個橋臂中的第三開關管保持導通，并控制緩起開關導通，以導通第一電容和第二電容與直流電源的連接以通過直流電源為第一電容和第二電容充電，并在第一電容充電后且兩端的電壓未達到電壓閾值時，輸出第一開關管短路的信息。這里，在上述第一電容和第二電容充電后其兩端的電壓均本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種功率變換器，其特征在于，所述功率變換器包括控制器、至少一個橋臂以及串聯的第一電容和第二電容，所述第一電容與正直流母線相連，所述第二電容與負直流母線相連；
2.根據權利要求1所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器中包括串聯在所述正直流母線或者所述負直流母線上的緩起開關和電阻；所述目標電容為所述第一電容和所述第二電容，所述目標開關管為所述各個橋臂中的第一開關管；
3.根據權利要求1所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器中包括串聯在所述正直流母線或者所述負直流母線上的緩起開關和電阻；所述目標電容為所述第一電容和所述第二電容，所述目標開關管為所述各個橋臂中的第四開關管；
4.根據權利要求2所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
5.根據權利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述控制器用于，
6.根據權利要求2或3所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述各個橋臂中，所述第一開關管和所述第四開關管的連接端還通過一個濾波電容與所述第一電容和所述第二電容的連接端相連，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
7.根據權利要求2或3所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器還包括電能轉移單元，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
8.根據權利要求2所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器還包括電能轉移單元，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
9.根據權利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器還包括電能轉移單元；所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
10.根據權利要求2或3所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器還包括電能轉移單元，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
11.根據權利要求7-10任一項所述的功率變換器，其特征在于，所述電能轉移單元包括電感、串聯的第五開關管和第六開關管，所述第五開關管與正直流母線相連，所述第六開關管與負直流母線相連，所述第五開關管和所述第六開關管的連接端，通過所述電感與所述第一電容和所述第二電容的連接端相連；
12.根據權利要求1-11任一所述的功率變換器，其特征在于，所述目標電容充電過程中，所述目標電容兩端的電壓變化速率小于設定閾值。
...【技術特征摘要】
1.一種功率變換器，其特征在于，所述功率變換器包括控制器、至少一個橋臂以及串聯的第一電容和第二電容，所述第一電容與正直流母線相連，所述第二電容與負直流母線相連；
2.根據權利要求1所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器中包括串聯在所述正直流母線或者所述負直流母線上的緩起開關和電阻；所述目標電容為所述第一電容和所述第二電容，所述目標開關管為所述各個橋臂中的第一開關管；
3.根據權利要求1所述的功率變換器，其特征在于，所述功率變換器中包括串聯在所述正直流母線或者所述負直流母線上的緩起開關和電阻；所述目標電容為所述第一電容和所述第二電容，所述目標開關管為所述各個橋臂中的第四開關管；
4.根據權利要求2所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
5.根據權利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與所述直流電源的連接以通過所述直流電源為所述第一電容和所述第二電容充電后,
6.根據權利要求2或3所述的功率變換器，其特征在于，所述第一電容和所述第二電容兩端并聯一個放電電路，所述各個橋臂中，所述第一開關管和所述第四開關管的連接端還通過一個濾波電容與所述第一電容和所述第二電容的連接端相連，所述控制器用于，在控制所述緩起開關導通，以導通所述第一電容和所述第二電容與直流電源的連接以通過所述直...
【專利技術屬性】
技術研發人員：錢彬，仲慶龍，王晨，唐俊松，
申請(專利權)人：華為數字能源技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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