專利名稱：三電平逆變器的制作方法
三電平逆變器
本發(fā)明涉及一種三電平逆變器，更^^ki兌，這種逆變器包括兩個(gè)串m 接的直流電壓發(fā)生器，^"個(gè)直流電壓^jl器連接在共同的中心點(diǎn)和端點(diǎn)之間； 和兩個(gè)第-^f關(guān)臂，所述兩個(gè)第-^f關(guān)臂中的^"HH^接在端點(diǎn)之 輸出點(diǎn) 之間并且包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管使得該兩*關(guān)臂的四個(gè)IGBT晶體管 串#所述兩個(gè)端點(diǎn)4^司，IGBT晶體管中的^個(gè)具有反并^i^接的^^L管。
背景狄
這種類型的多個(gè)itt器結(jié)構(gòu)是已知的。
文獻(xiàn)FR-A-2437102描述了一種與前必艮定相對(duì)應(yīng)的NPC型(中點(diǎn)鉗位) 的逆變器，其中連接到上述中心點(diǎn)的^l管實(shí)蹤兩個(gè)第"^f關(guān)臂的閉鎖狀態(tài) 下晶^^管之間的^T入電壓的^S己。
然而，這種結(jié)構(gòu)具有增加兩個(gè)第""^關(guān)臂的不同晶體管的損耗的^泉。在 夕MP晶體管(位于端點(diǎn)側(cè))上，開(kāi)關(guān)和導(dǎo)電都產(chǎn)生損耗；而在內(nèi)部晶體管(位 于輸出點(diǎn)側(cè))上，由于這些后面的晶體管在多數(shù)通常#^模式(即，功率從直 接總線傳i^U感應(yīng)負(fù)載)下都不開(kāi)關(guān)，導(dǎo)電產(chǎn)生損耗。
浙口Ji^的結(jié)構(gòu)的另一類型是已知的，文獻(xiàn)US-A-5737201描述了""#串聯(lián) 的多單元變換器，在該變換器中電^連接在第-^關(guān)臂中的^個(gè)的兩個(gè)晶 體管之間的連接點(diǎn)之間。然而，由于才^Ji的原因，這樣的結(jié)構(gòu)"-^不是4峻 濟(jì)的，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消I^it些故泉。
更^f^，本發(fā)明的目的是提^-種新的三電平變換ll^卜結(jié)構(gòu)，^么 食t^恒定電流下使開(kāi)關(guān)頻率加倍，要么負(fù)腺恒定開(kāi)魏率下使電;^MI"。
為此，本發(fā)明的JJH首;^i一種三電平i^器，包括兩個(gè)串^i^接的直流電壓M器，l個(gè)直流電壓^jt器連接在共同的中心點(diǎn)和端點(diǎn)之間；和兩個(gè) 第一關(guān)臂，所述兩個(gè)第4關(guān)臂中的^個(gè)連接輛點(diǎn)之^^輸出點(diǎn)之間并且^兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管使得該兩*關(guān)臂的四個(gè)IGBT晶體管串^ 所述兩個(gè)端點(diǎn)之間，IGBT晶體管中的^個(gè)具有^Jf^i^接的^^42l管，該逆 變器包括_^有兩個(gè)首4^目連的IGBT晶體管的第三開(kāi)關(guān)臂，這兩個(gè)IGBT晶體管中 ^^^^有^Jf^i^接的^L管；以及-用于實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)第""^關(guān)臂中的^"-個(gè)的兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管同步開(kāi)關(guān)的w:。在特定的實(shí)施例中，所述用于實(shí)規(guī)^f述兩個(gè)第"^關(guān)臂中的^""個(gè)的兩個(gè) 串聯(lián)的IGBT晶體管同步開(kāi)關(guān)的^i包^0^所述兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管的 導(dǎo)電端子處的電壓時(shí)間演化差，用于處理兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管中的一個(gè)的 ^iL^制信號(hào)的組這樣的iU本身是已知的并且6^文獻(xiàn)FR-A-2卯0289中描^L


雞將參考附圖借助非限制性實(shí)例，給出本發(fā)明的特定實(shí)施例的描述，其中-圖1;1#4&;^明的逆變器的電路圖；-圖2a到2f說(shuō)明了圖l的逆變器的辦；以及-圖3說(shuō)明了與常規(guī)的三電平逆變器的##相比的圖1的 器的操怍。如圖l所示，逆變器包^^H ，潸(lateralarm) l和2和一個(gè)中心臂3。該兩種'滑1和2是相同的并且每個(gè)都包括串^i^接且沿相同方向連接的 兩個(gè)IGBT,分別為T(mén)lp、 T2p和Tlm、 T2m。臂1和2本身都連接到輸出點(diǎn) 4上，使得該四個(gè)IGBT串聯(lián)并且沿相同方向連接。中心臂3本身包括兩個(gè)首絲連安裝的IGBT，即，TCp、 TCm。中心臂 ^^"端點(diǎn)之""ii接到輸出點(diǎn)4。4管5奴并聯(lián)安絲每個(gè)IGBT上。^iiE所示的實(shí)施例中，進(jìn)一步iU—個(gè)電路，其^fe與電^H7串聯(lián)并 且并聯(lián)安^4每個(gè)^=^1管5上的電阻器6，并聯(lián)安裝在電容器7上的第二電阻器 8。該電i^f吏得能夠^ IGBT開(kāi)通(opening)時(shí)的不同的拖尾電流。也育缺 ^i^IGBT，即，Tlp、 T2p、 Tlm和T2m上并聯(lián)的電路，不包括IGBT， 即，TCp和TCm。
IGBT，即，TCp和TCm分別由勵(lì)磁電路9和10控制，并且IGBT，即， Tlp、 T2p、 Tlm和T2m分別由及滅電路11、 12、 13和14控制。
形成電壓源的兩個(gè)電容器15和16串^i^接在中心點(diǎn)17處。逆變器的臂以 下面的方式連接到這些電容器。
與輸出點(diǎn)4相對(duì)的臂3的M連接到點(diǎn)17。與輸出點(diǎn)4相對(duì)的臂1和2的 M分別連接到電容器15和16組件的端點(diǎn)18和19。
為了4吏IGBT，即， 一方面Tlp和T2p以及另一方面Tlm和T2m同時(shí)開(kāi) 關(guān)，^JE^制信號(hào)，^^，j為3ip、況m，被施加于IGBT，即，T2p和T2m，如 在前i^L獻(xiàn)FR-A-2900289中描述的那樣。
IGBT和Jl^l管的導(dǎo)itM^可在圖2中看出。
Tlp和T2p總是-^^開(kāi)關(guān)，同樣Tlm和T2m也總是一^開(kāi)關(guān)。當(dāng)Tlp和 T2p關(guān)斷時(shí)，TCm開(kāi)通并J^^之亦然，當(dāng)Tlm和T2m關(guān)斷時(shí)，TCp開(kāi)通。
當(dāng)需要1的輸出電壓，Tip和T2p以及TCp關(guān)斷。當(dāng)沒(méi)有電5fet過(guò)TCp 時(shí)TCp關(guān)斷，使得沒(méi)有與其相關(guān)的損乾在負(fù)充電電流的情況下，TCm以同 樣的方式工作。
如果Vdc/2是電^ 15和16中的^個(gè)的端子處的電壓，則Tip和T2p 的開(kāi)關(guān)電壓等于Vdc/4，不同于常規(guī)NPC三電平逆變器中，其中，該開(kāi)關(guān)電壓 是Vdc/2。因此，這些元件中的開(kāi)關(guān)損4€^以2，由此能^f吏得在不增加損耗 的情況下使開(kāi)^J5率加倍，從而改4^出 皮形。
由于開(kāi)關(guān)電壓降低，SOA (安全操怍區(qū)域)初^t善。
在圖3中可以看出，在常規(guī)NPC逆變器(上部)的情況下和本發(fā)明(下部) 的情況下的IGBT，即，T2p的端子處的電壓。開(kāi)關(guān)電^^L^發(fā)明中僅為一半高。 然而，輸出波形是相同的。
當(dāng)Tlp、 T2p和TCp關(guān)斷并且Tlm、 T2m以及TCm開(kāi)通時(shí)，輸出電壓 為l，或者換句^^兌，輸出電壓等于Vdc/2。當(dāng)Tlp、 T2p、 Tlm和T2m開(kāi)通并且TCp和TCm關(guān)斷時(shí)，輸出電壓等于0。
當(dāng)Tlm、 T2m和TCm關(guān)斷，同時(shí)Tlp、 T2p和TCp開(kāi)通時(shí)，輸出電壓 為-1，或者換句"^i兌，輸出電壓等于-Vdc/2。
中心臂3形戰(zhàn)于控制0電平輸出電壓的雙向開(kāi)關(guān)。中心臂3由《滅電路9 和10控制使得在不可忽略的時(shí)間量?jī)?nèi)輸出電壓為0電平，即，J^L等于0。換 句^i兌，0電平輸出電壓不^li^度狀態(tài)。在例如平均^^等于1電平或-1電平 輸出電壓的，時(shí)間的時(shí)段內(nèi)，輸出電壓等于0。
IGBT,即，TCp、 TCm、 Tlp、 T2p、 Tlm和T2m的控制信號(hào)分別由勵(lì) 磁電路9、 10、 11、 12、 13和14^J^，因此允許人們獲得與輸出電壓分別等 于-Vdc/2、 0和Vdc/2相對(duì)應(yīng)的三^NI定的輸出電平-1、 0和1，從而>fJd^電 平逆變器。
權(quán)利要求
1.三電平逆變器，包括兩個(gè)串聯(lián)連接的直流電壓發(fā)生器(15、16)，每一個(gè)直流電壓發(fā)生器連接在共同的中心點(diǎn)(17)和端點(diǎn)(18、19)之間；和兩個(gè)第一開(kāi)關(guān)臂(1、2)，所述兩個(gè)第一開(kāi)關(guān)臂中的每一個(gè)連接在端點(diǎn)之一和輸出點(diǎn)(4)之間并且包括至少一個(gè)IGBT晶體管(T1p、T2p、T1m、T2m)使得該兩個(gè)開(kāi)關(guān)臂的IGBT晶體管串聯(lián)在所述兩個(gè)端點(diǎn)之間，IGBT晶體管中的每一個(gè)具有反并聯(lián)連接的二極管(5)，其特征在于，所述三電平逆變器包括具有兩個(gè)首尾相連的IGBT晶體管(TCp、TCm)的第三開(kāi)關(guān)臂(3)，這兩個(gè)IGBT晶體管中每個(gè)都具有反并聯(lián)連接的二極管。
2. 才W^f'漆求1所述的逆變器，其中，所述兩個(gè)第"^f關(guān)臂中的^-"個(gè) 包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管(Tlp、 T2p、 Tlm、 T2m)，該逆變器還包括實(shí) K^斤述兩個(gè)第"^f關(guān)臂中的^-"個(gè)的兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管同步開(kāi)關(guān)的裝置(11-14)。
3. 才N^5U'虔求2所述的妙器，其中，用于實(shí)S^斤述兩個(gè)第,關(guān)臂中 的^""個(gè)的兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管同步開(kāi)關(guān)的所ii^置包^l據(jù)所述兩個(gè)串聯(lián)的IGBT晶體管的導(dǎo)通端子處電壓的時(shí)間演化差，用于處理串聯(lián)的兩個(gè)IGBT 晶體管中的一個(gè)的^iE^制信號(hào)(5ip、 8im)的M。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三電平逆變器，包括兩個(gè)串聯(lián)連接的直流電壓發(fā)生器(15、16)，每一個(gè)直流電壓發(fā)生器連接在共同的中心點(diǎn)(17)和端點(diǎn)(18、19)之間；和兩個(gè)第一開(kāi)關(guān)臂(1、2)，所述兩個(gè)第一開(kāi)關(guān)臂中的每一個(gè)連接在端點(diǎn)之一和輸出點(diǎn)(4)之間并且包括至少一個(gè)IGBT晶體管(T1p、T2p、T1m、T2m)使得該兩個(gè)開(kāi)關(guān)臂的IGBT晶體管串聯(lián)在所述兩個(gè)端點(diǎn)之間，IGBT晶體管中的每一個(gè)具有反并聯(lián)連接的二極管(5)。該逆變器包括第三開(kāi)關(guān)臂(3)，該第三開(kāi)關(guān)臂包括兩個(gè)首尾相連的IGBT晶體管(TCp、TCm)，這兩個(gè)IGBT晶體管中每個(gè)都具有反并聯(lián)連接的二極管。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101674028SQ20091016398
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者B·M·高倫茲, V·古恩內(nèi)格斯 申請(qǐng)人:科孚德機(jī)電技術(shù)有限公司