專利名稱：電壓中間電路變換器的中間電路電容器的放電方法
技術領域：
本發明涉及一種為一電壓中間電路變換器(converter)的一中間電路電容器放電的方法，所述電壓中間電路變換器的線路側上的電子功率變流器具有可斷開的功率半導體，且可借助一串聯電路與一交流電網連接，其中該串聯電路可由包括一充電接觸器、一預充電電阻器、一變壓器和一主開關的線路接觸器旁路。
背景技術：
電壓中間電路變換器一般都設有預充電電路。用該預充電電路為中間電路電容器充電。通過選擇預充電電阻來調節充電電流。這個充電電流不得超過線路側換流器的可斷開功率半導體的反向二極管的最大二極管電流。如果未設充電電阻器，所形成的充電電流將會超過線路側二極管的最大載流能力。其結果就是這部分二極管的損壞。一旦中間電路電容器達到最大荷電量的例如80%，就用線路接觸器旁路預充電電阻器。如此一來，線路側換流器就通過電源變壓器與交流電網連接。實施維護工作或者排除故障時，必須確保中間電路電容器在電壓中間電路變換器斷開后的較短時間內放電。至少需要確保中間電路電容器上的下降電壓不大于60V直流電壓。在此情況下，當維護人員接觸這個直流電壓時才不會形成觸電電流。市場上有售的電壓中間電路變換器借助可通斷電阻器為中間電路電容器放電。這個電阻器與中間電路電容器電性并聯。也就是說，放電操作需要用到附加組件，例如接觸器或可斷功率半導體以及電阻器。DE 102007047713A1揭示一種使用既有預充電電阻器為高壓網絡放電的方法。具有直流電壓電容器的電路是混合動力汽車中的高壓網絡。在最簡單的情況下，這個高壓網絡由電池、包含直流電壓電容器的功率變換器、一或多個電機、其他高壓用電設備以及為所有高壓組件建立導電連接的電纜束。高壓電池可以借助由預充電電阻器和開關構成的可跨接串聯電路與直流電壓電容器的正極連接。該直流電壓電容器的負極則可借助另一開關與高壓電池的負極連接。放電過程使用放電接觸器，其同樣具有普通的閉合觸點或開關。這個放電接觸器與預充電電阻器連接的方式使得預充電電阻器在放電接觸器的觸點閉合時與直流電壓電容器電性并聯。這一措施將已知的放電電路縮減至一個接觸器，因為預充電電阻器不僅用于充電，也能用來放電。通過確定預充電電阻器的尺寸，可以使直流電壓電容器的放電速度遠快于使用獨立放電電路時的放電速度。雖然放電電路已經過很大程度的簡化，但仍然需要使用附加組件，即接觸器，該接觸器不但需要占用相應的安裝空間，還需要與具有直流電壓電容器的電路進行連接。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的是提供一種為一前述類型的電壓中間電路變換器的一中間電路電容器放電的方法。
權利要求1所述的處理步驟為本發明用以達成上述目的的解決方案。通過將一主開關和一線路接觸器斷開，同時將既有的預充電接觸器以及所述線路側換流器的兩個沿對角線相對布置的可斷開的功率半導體接通，使所述預充電電阻器與所述中間電路電容器電性并聯。這樣就在電壓中間電路變換器的中間電路電容器的放電過程中也能對預充電電阻器加以利用，不必設置附加的接觸器或開關。也就是說，前述類型的電壓中間電路變換器的中間電路電容器放電時使用的是既有組件。
圖1為用電壓中間電路變換器的變壓器進行單相供電的方案；以及圖2為用電壓中間電路變換器的變壓器進行三相供電的方案。
具體實施例方式下文將參照附圖以及附圖所示的兩種關于電壓中間電路變換器的實施方式對本發明作進一步說明。圖1僅示意了電壓中間電路變換器2中包含中間電路電容器Czk的電壓中間電路以及線路側換流器4。為清楚起見，附圖未詳細示意負載側換流器及連接在該換流器上的負載。電壓中間電路變換器2可借助其他組件與單相交流電網連接。這些附加組件包括預充電電路6、 橋接電路8、用于電位分離的變壓器T和主開關HS。由于電壓中間電路變換器2連接在單相交流電網上，線路側功率換流器(power converter) 4僅具有兩個橋接旁路10和12，這些橋接旁路各具有兩個電性串聯的可斷開的功率半導體A1、A2和A3、A4。變壓器T的次級繞組16的一個端子通過橋接電路8連接在橋接旁路10的交流電壓側端子14上。這個次級繞組16的第二端子則直接與線路側換流器4的橋接旁路12的交流電壓側端子18連接。 預充電電路6與橋接電路8電性并聯。這個預充電電路6具有預充電接觸器VS和預充電電阻器Rv。預充電接觸器VS與預充電電阻器Rv電性串聯。橋接電路8僅具有電源接觸器 NS。變壓器T的初級繞組20可借助主開關HS與圖中未詳示的交流電網連接。如果將上述電壓中間電路變換器2連接到單相交流電網上，主開關HS和預充電接觸器VS就會閉合。由此接通一條電流路徑，在該電流路徑上流動的充電電流為中間電路電容器Czk充電。這個中間電路電容器Czk —達到最大荷電量的例如80%，電源接觸器NS就會閉合。在此情況下，預充電電路6被跨接。隨后可無電斷開預充電接觸器VS。為電壓中間電路變換器2的中間電容器Cai放電時按下述方式進行操作首先通過斷開主開關HS來從交流電網上斷開電壓中間電路變換器2。接下來將線路接觸器NS斷開，將預充電接觸器VS閉合。如此一來，預充電電阻器Rv將和變壓器T的次級繞組16 —起與線路側換流器4的交流電壓側端子14和18電性并聯。為了使預充電電阻器Rv與電壓中間電路變換器的中間電路電容器Czk電性并聯，只需要再接通線路側換流器4的四個可斷開的功率半導體中的其中兩個可斷開的功率半導體。或者接通可斷功率半導體Al和A4，或者接通可斷功率半導體A2和A3。中間電路電容器Czk放電后，將預充電接觸器VS斷開，將已接通的可斷開的功率半導體Al、A4或A3、A2重新關斷。本發明的上述方法可以借助既有的預充電電阻器Rv為附圖所示的電壓中間電路變換器2的中間電路電容器Czk放電，而不需要設置放電接觸器。 圖2為用于連接到三相交流電網(未詳示)上的電壓中間電路變換器2。這種實施方式與圖1所示實施方式之間的區別在于，線路側功率換流器4僅具有三個橋接旁路。 變壓器T仍然采用三相變壓器。主開關HS、線路接觸器NS和預充電接觸器VS也分別采用三相設計。圖2所示的實施方式使用三個預充電電阻器Rv，而不再是一個預充電電阻器Rv。 雖然實施方式有所變化，但為中間電路電容器Cai放電的方法沒有任何改變。
權利要求
1.一種為一電壓中間電路變換器O)的一中間電路電容器(Czk)放電的方法，所述電壓中間電路變換器的線路側換流器(4)具有可斷開的功率半導體(Al，..., A6)，且可借助一由一預充電接觸器(VS)、一預充電電阻器(Rv)、一變壓器(T)和一主開關(HS)構成的串聯電路與一交流電網連接，其中所述預充電接觸器(W)和預充電電阻器(Rv)可用一電源接觸器(NS)跨接，其中，將所述主開關(HS)和所述電源接觸器(NS)斷開，將預充電接觸器 (VS)閉合，將所述線路側換流器(4)的兩個沿對角線相對布置的可斷開的功率半導體(Al， A4 ；A2, A3)接通。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述中間電路電容器(Czk)達到一預定的減小的荷電量時，將所述預充電接觸器 (VS)斷開，將所述電壓中間電路變換器(2)的線路側換流器⑷的兩個已接通的可斷開的功率半導體(Al，A4 ；A2, A3)關斷。
全文摘要
本發明涉及一種為一電壓中間電路變換器(2)的一中間電路電容器(CZK)放電的方法，所述電壓中間電路變換器的網側換流器(4)具有可斷功率半導體(A1，...，A6)，且可借助一由一預充電接觸器(VS)、一預充電電阻器(RV)、一變壓器(T)和一主開關(HS)構成的串聯電路與一交流電網連接，所述預充電接觸器和預充電電阻器可用一電源接觸器(NS)跨接。根據本發明，將所述主開關(HS)和所述電源接觸器(NS)斷開，其中，將預充電接觸器(VS)閉合，將所述線路側換流器(4)的兩個沿對角線相對布置的可斷功率半導體(A1，A4；A2，A3)接通。借此實現一種無需設置附加組件便能為電壓中間電路變換器(2)的中間電路電容器(CZK)放電的方法。
文檔編號H02M7/12GK102474172SQ201080036658
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月13日 優先權日2009年8月17日
發明者安德烈亞斯·納格爾, 格拉爾德·阿姆勒, 馬庫斯·阿克曼 申請人:西門子公司