專利名稱：具有中性點(diǎn)鉗位拓?fù)涞碾妷涸崔D(zhuǎn)換器及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子轉(zhuǎn)換器的技術(shù)。它涉及具有根據(jù)權(quán)利要求1的引言的中性點(diǎn)鉗位(NPC)拓?fù)涞碾妷涸崔D(zhuǎn)換器(VSC)。它還涉及用于操作這樣的轉(zhuǎn)換器的方法。
背景技術(shù)：
3級電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，在參考文獻(xiàn)(I)和參考文獻(xiàn)(2)(參見圖1(a)，其具有晶體管T1-T4、二極管D1-D6、正極端P、負(fù)極端N和中性點(diǎn)O)中提出的在工業(yè)中廣泛使用的3級中性點(diǎn)鉗位(NPC)拓?fù)涞奶囟ㄇ闆r下，最常在中等電壓范圍應(yīng)用(例如，軋機(jī)、風(fēng)扇、泵、海洋應(yīng)用、開采、牽引和風(fēng)能市場；參見參考文獻(xiàn)(3)和(4))中使用。最近的調(diào)查示出3級NPC VSC還是對于低壓應(yīng)用有前途的備選方案(參見參考文獻(xiàn)(5)和(6))。與在圖1 (b)中示出的2級VSC相比，3級常規(guī)NPC VSC的特點(diǎn)是兩個(gè)附加的有源開關(guān)、兩個(gè)額外的隔離柵極驅(qū)動器和每相分支四個(gè)二極管。3相3級NPC VSC允許空間矢量圖中的27個(gè)開關(guān)狀態(tài)，而2級VSC只允許八個(gè)開關(guān)狀態(tài)(參見參考文獻(xiàn)(4))。因此，相電流和DC鏈接電壓(Udc)的明顯較好的可控性是優(yōu)于2級轉(zhuǎn)換器的最顯著的優(yōu)勢(參見參考文獻(xiàn)⑷)。另外，在例如光伏電網(wǎng)逆變器、整流器、馬達(dá)驅(qū)動器和有源濾波器等應(yīng)用中，如果考慮的開關(guān)頻率足夠高(參見參考文獻(xiàn)￠))，則3級常規(guī)NPC和/或T型NPC(參見圖1 (c))系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)比2級轉(zhuǎn)換器更低的損耗。常規(guī)NPC和/或T型VSC的一個(gè)相當(dāng)大的劣勢是跨半導(dǎo)體器件的通常不均勻的損耗分布以及因而產(chǎn)生的在它們的結(jié)上的不對稱溫度分布。在標(biāo)準(zhǔn)商用3級NPC橋分支模塊中組裝的半導(dǎo)體芯片大多數(shù)忽略特定元件上的損耗分布地尺寸化和額定化(參見參考文獻(xiàn)(3))。采用該方式，由于損耗分布問題，使用這些器件常常導(dǎo)致具有昂貴且不受用的半導(dǎo)體面積的過大設(shè)計(jì)(參見參考文獻(xiàn)(6))。除此之外，用于提高系統(tǒng)效率的調(diào)制方案可以促成不均勻的損耗分布，從而使其更糟、增加了功率模塊內(nèi)部的晶體管和二極管的操作溫差和/或擴(kuò)大了它們的熱循環(huán)。部件的熱失配導(dǎo)致模塊內(nèi)的材料上誘導(dǎo)的熱應(yīng)力并且熱機(jī)械損壞可能發(fā)生(參見參考文獻(xiàn)(7)和(8))。因此，因?yàn)楦叩墓β拭芏?、效率和部件可靠性的期望的特性可能互相沖突，3級NPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得相當(dāng)復(fù)雜。由于不均等的損耗分布以及隨之發(fā)生的跨相分支的半導(dǎo)體的結(jié)溫分布的失配，在高功率轉(zhuǎn)換器的特定情形下，NPC功率模塊的使用通常導(dǎo)致低的半導(dǎo)體利用(參見參考文獻(xiàn)(4))。采用這種方式，單個(gè)半導(dǎo)體器件(額定值不同)的使用在建立轉(zhuǎn)換器的橋分支中更有利。采用額定值相似的單個(gè)半導(dǎo)體的NPC系統(tǒng)，通常使這些器件安裝在獨(dú)立的散熱器中，以便實(shí)現(xiàn)個(gè)體部件的良好的熱去耦。遺憾地，不同的單個(gè)半導(dǎo)體和/或獨(dú)立散熱器的使用通常導(dǎo)致成本增加且龐大的系統(tǒng)。

常規(guī)NPC的每相分支添加高達(dá)兩個(gè)額外的有源開關(guān)導(dǎo)致?lián)p耗分布的明顯改善，其中包含另外的開關(guān)狀態(tài)與新的換向可能性(參見圖1 (d)，其具有附加的晶體管Tax3和TAX4，以及參考文獻(xiàn)(4)和(9))。該配置稱為有源NPC (A-NPC)，允許中性抽頭的上下通路的特定利用，并且從而，影響傳導(dǎo)和開關(guān)損耗在半導(dǎo)體器件之間的分布(參見參考文獻(xiàn)(9))。當(dāng)與常規(guī)NPC拓?fù)浔容^時(shí)，A-NPC需要6個(gè)額外的有源開關(guān)(每分支兩個(gè))和6個(gè)額外的柵極驅(qū)動器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是引入新穎的3級拓?fù)渥鳛閷Φ湫偷?級或3級VSC系統(tǒng)的備選方案，其對于中等開關(guān)頻率范圍值不僅可以實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)的拓?fù)涓叩男?，而且還能夠克服典型的3級系統(tǒng)的損耗分布問題，使得可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器輸出功率和/或系統(tǒng)可靠性的顯著提高。該目的和其他目的由根據(jù)權(quán)利要求1的電壓源轉(zhuǎn)換器和根據(jù)權(quán)利要求18的方法獲得。根據(jù)本發(fā)明，具有 中性點(diǎn)鉗位(NPC)拓?fù)?其具有一個(gè)或多個(gè)相)的電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)包括:-中間DC電路，其具有在正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的至少第一和第二電容，在這兩個(gè)電容之間提供中心抽頭端；和-至少一個(gè)子電路，用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相，每個(gè)子電路包括:〇AC端，用于供應(yīng)脈沖電壓；〇常規(guī)的中性點(diǎn)鉗位轉(zhuǎn)換器形式的電路設(shè)置，其具有在所述AC端與所述正極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第一串聯(lián)連接、在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第二串聯(lián)連接以及從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的可切換連接；以及〇分配給所述雙開關(guān)串聯(lián)連接的附加的第一和第二輔助開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)包括串聯(lián)連接的兩個(gè)有源開關(guān)，從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的可切換連接，其每個(gè)包括二極管作為無源開關(guān)，并且附加的第一和第二輔助開關(guān)分別在所述AC端與所述正極和負(fù)極端之間連接。該實(shí)施例基于常規(guī)的3級NPC。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一和第二所述附加輔助開關(guān)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)從所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接連接到所述中心抽頭端。NPC從而變成A-NPC。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)包括串聯(lián)連接的有源開關(guān)和二極管，從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的可切換連接每個(gè)包括二極管作為無源開關(guān)，并且附加的第一和第二輔助開關(guān)分別在所述AC端與所述正極和負(fù)極端之間連接。該實(shí)施例基于T型NPC。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一和/或第二所述附加輔助開關(guān)具有并聯(lián)連接的
二極管或有源開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)從所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接連接到所述中心抽頭端。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例-中間DC電路具有在正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的四個(gè)電容，在所述電容之間提供中心抽頭端，-用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相的至少一個(gè)子電路包括:〇在所述第一串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述正極端之間的至少四個(gè)開關(guān)；〇在所述第二串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少四個(gè)開關(guān)；〇在所述正極和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的四個(gè)附加輔助開關(guān)，其中AC端連接到該四個(gè)附加輔助開關(guān)的串聯(lián)連接的中點(diǎn)；以及-一個(gè)或多個(gè)二極管連接在所述四個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間。這是基于與常規(guī)的3級NPC相似配置的5級NPC。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，四個(gè)附加輔助開關(guān)中的任一個(gè)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)在所述四個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間連接。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例-中間DC電路具有在正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的六個(gè)電容，在所述電容之間提供中心抽頭端，-用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相的至少一個(gè)子電路包括:〇在所述第一串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述正極端之間的至少六個(gè)開關(guān)；〇在所述第二串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少六個(gè)開關(guān)；〇在所述正極和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的六個(gè)附加輔助開關(guān)，其中AC端連接到該六個(gè)附加輔助開關(guān)的串聯(lián)連接的中點(diǎn)；以及-在所述六個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間連接的一個(gè)或多個(gè)二極管。這是基于與常規(guī)的3級NPC相似配置的7級NPC。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，六個(gè)附加輔助開關(guān)中的任一個(gè)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)在所述六個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間連接。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)由串聯(lián)連接的兩個(gè)有源開關(guān)組成。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)由串聯(lián)連接的兩個(gè)有源開關(guān)組成，并且所述開關(guān)具有并聯(lián)連接的二極管和/或有源開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，電容具有完全相同的值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供三個(gè)子電路用于將輸出饋送進(jìn)三相電網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于每個(gè)子電路在相應(yīng)的AC端處產(chǎn)生脈沖調(diào)制電壓信號以便產(chǎn)生AC電壓。


現(xiàn)在將借助不同的實(shí)施例并且參考附圖更仔細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1示出各種電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，尤其是常規(guī)的3級NPC (a)、2級VSC (b)、T型NPC (c)和 3 級 A-NPC (d)； 圖2示出新穎的高效3級VSC (a)的實(shí)施例、常規(guī)的NPC (b)、T型NPC和2級VSC操作模式⑷；圖3示出在提出的用于常規(guī)NPC操作模式的3級VSC中的換向步驟，即對于Itot >O (a)和10ut < O (b)的開關(guān)轉(zhuǎn)換(Pl — O)，以及對于10ut > O (c)和10ut < O (d)的開關(guān)轉(zhuǎn)換(O — Pl)；圖4描繪在提出的用于T型操作模式的3級VSC中的換向步驟，即對于Itxit >O (a)和10ut < O (b)的開關(guān)轉(zhuǎn)換(P2 — O)，以及對于10ut > O (c)和10ut < O (d)的開關(guān)轉(zhuǎn)換(O — P2)；圖5示出提出的3級VSC的換向曲線(P3)，其中Sn和STaxl分別是晶體管T1和TAxl的開關(guān)命令，IC_T1和I?！猅mI分別是跨晶體管T1和TAxl的集電極電流，并且Vcej^x1是跨晶體管Tax1的集電極-發(fā)射極電壓；圖6示出對于具有Udc = 700V的IOkVA 3相3級逆變器操作的相電流和優(yōu)化鉗位策略；圖7描繪采用商用半導(dǎo)體(操作具有:歸一的功率因子；輸出電壓峰值U0utjk =325V ;以及相電流峰值10ut pk = 20.5A)的IOkVA逆變器的不同拓?fù)渲g的效率對比；圖8示出對于以下各情況的橋分支部件之間的損耗分布:常規(guī)的NPC(a) ；T型NPC(b) ;A-NPC(c)，采用模式1(d)的新的3級VSC;以及采用模式2(e)操作的新的3級VSC ；圖9描繪3相3級逆變器的 相分支部件操作/平均結(jié)溫:(a)常規(guī)的NPC ; (b) T型NPC ； (c)A-NPC ;和(d)采用模式2操作的新的3級VSC ；圖10示出兩個(gè)新穎的多級電壓源逆變器，即5級VSC(a)和新穎的7級VSC形式(b);以及圖11示出新穎的3級VSC，其基于4_冊(:(&)、1'型冊(:03)、備選的新的3級￥5(:((3)和備選的新的3級A-NPC (d)。部件列表
O中心抽頭端103級VSC
Tl中間DC電路12子電路
13AC端C1、C2 電容器
D~D^二極管N負(fù)極端
P正極端VT^ 開關(guān)(晶體管)
Tax1-Tax6 輔助開關(guān)(晶體管)時(shí)間點(diǎn)tdl、td2 持續(xù)時(shí)間
具體實(shí)施例方式3級常規(guī)NPC VSC具有若干有吸引力的特征，這解釋了它在功率電子器件市場上取得的顯著成績(參見參考文獻(xiàn)(10))。該轉(zhuǎn)換器主要的結(jié)構(gòu)上的缺陷(這在參考文獻(xiàn)(4)和參考文獻(xiàn)(9)-(13)中深入研究)是不均勻的損耗分布和因而產(chǎn)生的半導(dǎo)體結(jié)的不對稱溫度分布。常規(guī)NPC VSC的每相分支添加高達(dá)兩個(gè)額外的有源開關(guān)(圖1(d)中的晶體管Tax3和Tax4)允許半導(dǎo)體損耗分布的明顯改善，其中包含附加的開關(guān)狀態(tài)和新的換向可能性(參見參考文獻(xiàn)(4))。該配置在參考文獻(xiàn)(14)中引入并且在文獻(xiàn)中稱為有源NPC(A-NPC)。該A-NPC實(shí)現(xiàn)中性抽頭的上下通路的特定利用并且從而影響傳導(dǎo)和開關(guān)損耗在半導(dǎo)體器件之間的分布(參見參考文獻(xiàn)(4))。在本申請中，以損耗平衡能力為特點(diǎn)的新穎的3級VSC拓?fù)涮岢鲎鳛槿舾捎性淬Q位3級拓?fù)涞膫溥x方案，其包括常規(guī)的NPC和Α-NPC。至于A-NPC，提出的系統(tǒng)(其實(shí)施例在圖2(a)中示出)在與常規(guī)的NPC比較時(shí)需要兩個(gè)額外的開關(guān)和柵極驅(qū)動器(每相分支)。對于在低壓轉(zhuǎn)換器范圍(1000V以下)內(nèi)的操作，與A-NPC VSC相比，采用1200V器件作為輔助開關(guān)(圖2(a)中的晶體管Tax1和Tax2)。A-NPC將需要兩個(gè)額外的有源開關(guān)(每相分支)，額定值600V。策略性安置的輔助開關(guān)(圖2 (a)中的新的3級VSC 10的TAxl和TAx2)允許提出的轉(zhuǎn)換器作為常規(guī)NPC操作(與圖1(a)對比地參見圖2(b))，和/或T型NPC(與圖1(c)對比地參見圖2(c)))。與對常規(guī)NPC提供額外的冗余零狀態(tài)(中心抽頭“O”)的A-NPC相t匕，提出的拓?fù)渲械男碌拈_關(guān)Tax1和Tax2創(chuàng)建到“P”和“N”電勢或端的冗余開關(guān)狀態(tài)?；旧?，在T型NPC操作期間，上部和底部開關(guān)(晶體管^和^上的損耗可以減輕。因此，跨相分支內(nèi)的器件的損耗可以策略性地分布。在T型NPC操作期間，因?yàn)樵陔娏魍分写嬖诟俚钠骷?，傳?dǎo)損耗可以急劇減少。該特性允許在與總是包含兩個(gè)器件傳導(dǎo)的NPC和/或A-NPC相比時(shí)的更高效操作。在逆變器操作中，通過正確選擇正極和負(fù)極開關(guān)狀態(tài)，提高新的3級VSC 10的效率是可能的。系統(tǒng)的損耗可以采用輔助開關(guān)(Tax1和Tax2)在僅外部開關(guān)化和^承受開關(guān)損耗時(shí)只顯示傳導(dǎo)損耗這樣的方式分布。因此，具有優(yōu)良的導(dǎo)通態(tài)特征的晶體管可以選為輔助開關(guān)Tax1和TAx2，而高速器件將更適合于外部開關(guān)T1和T4。

考慮在圖2(a)中示出的新的3級VSC 10的單個(gè)相分支。提出的系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)在下文的表I中給出。如可以注意的，冗余開關(guān)狀態(tài)“Ρ1”和“NI”限定常規(guī)NPC操作，而狀態(tài)“Ρ2”和“Ν2”與T型VSC操作匹配。當(dāng)然，開關(guān)T1和Tax1可以立刻導(dǎo)通以便使ac端連接到DC鏈接的“P”點(diǎn)，并且同樣地，開關(guān)T4和Tax2可以一起導(dǎo)通來使ac端連接到“N”點(diǎn)。然而，兩個(gè)冗余通路之間的電流分布將未被精確地限定。在這些情況下，正使用的器件的導(dǎo)通態(tài)特性、之前的開關(guān)狀態(tài)以及寄生電感將限定電流通路。在本發(fā)明中，提出特定換向，其中T型和常規(guī)NPC操作混合以便提高系統(tǒng)效率。開關(guān)狀態(tài)在表I中示出為“ P3 ”和“ N3 ”。注意，使用“ PI ”、“ P2 ”、“ P3 ”、“ NI ”、“ N2 ”或“ N3 ”的到或從端“P”和“N”的直接換向(P^N)描述了 2級VSC。圖2(d)示出了適合的2級VSC操作(在相應(yīng)的操作模式中不活動的開關(guān)或晶體管被畫上影線)。表1:新的3級VSC的開關(guān)狀態(tài)
權(quán)利要求
1.一種具有中性點(diǎn)鉗位NPC拓?fù)涞碾妷涸崔D(zhuǎn)換器(VSC)，所述拓?fù)渚哂幸粋€(gè)或多個(gè)相，所述電壓源轉(zhuǎn)換器包括: -中間DC電路，其具有在正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的至少第一和第二電容，在該兩個(gè)電容之間提供中心抽頭端，以及 -至少一個(gè)子電路，用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相，每個(gè)子電路包括: OAC端，用于供應(yīng)脈沖電壓； 〇常規(guī)NPC轉(zhuǎn)換器形式 的電路設(shè)置，其具有在所述AC端與所述正極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第一串聯(lián)連接、在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第二串聯(lián)連接以及從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的可切換連接；以及〇分配給所述雙開關(guān)串聯(lián)連接的附加的第一和第二輔助開關(guān)。
2.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)包括串聯(lián)連接的兩個(gè)有源開關(guān)，從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的所述可切換連接每個(gè)包括二極管作為無源開關(guān)，并且所述附加的第一和第二輔助開關(guān)分別在所述AC端與所述正極和負(fù)極端之間連接。
3.按權(quán)利要求2所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述附加的輔助開關(guān)中的第一和/或第二輔助開關(guān)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。
4.按權(quán)利要求2所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)從所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接連接到所述中心抽頭端。
5.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)包括串聯(lián)連接的有源開關(guān)和二極管，從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的所述可切換連接每個(gè)包括二極管作為無源開關(guān)，并且所述附加的第一和第二輔助開關(guān)分別在所述AC端與所述正極和負(fù)極端之間連接。
6.按權(quán)利要求5所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述附加的輔助開關(guān)中的第一和/或第二輔助開關(guān)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。
7.按權(quán)利要求5所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)從所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接連接到所述中心抽頭端。
8.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于 -所述中間DC電路具有在所述正極端和所述負(fù)極端之間串聯(lián)連接的四個(gè)電容，在所述電容之間提供中心抽頭端 -用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相的所述至少一個(gè)子電路包括: 〇在所述第一串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述正極端之間的至少四個(gè)開關(guān)； 〇在所述第二串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少四個(gè)開關(guān)； 〇在所述正極與負(fù)極端之間串聯(lián)連接的四個(gè)附加輔助開關(guān)，其中所述AC端連接到所述四個(gè)附加輔助開關(guān)的串聯(lián)連接的中點(diǎn)；以及 -一個(gè)或多個(gè)二極管連接在所述四個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間。
9.按權(quán)利要求8所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述四個(gè)附加輔助開關(guān)中的任一個(gè)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。
10.按權(quán)利要求8所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)在所述四個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間連接。
11.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于 -所述中間DC電路具有在所述正極端和所述負(fù)極端之間串聯(lián)連接的六個(gè)電容，在所述電容之間提供中心抽頭端， -用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相的所述至少一個(gè)子電路包括: 〇在所述第一串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述正極端之間的至少六個(gè)開關(guān)； 〇在所述第二串聯(lián)連接內(nèi)的在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少六個(gè)開關(guān)； 〇在所述正極和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的六個(gè)附加輔助開關(guān)，其中所述AC端連接到所述六個(gè)附加輔助開關(guān)的串聯(lián)連接的中點(diǎn)；以及 -一個(gè)或多個(gè)二極管連接在所述六個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間。
12.按權(quán)利要求11所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述六個(gè)附加輔助開關(guān)中的任一個(gè)具有并聯(lián)連接的二極管或有源開關(guān)。
13.按權(quán)利要求11所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)有源開關(guān)在所述六個(gè)電容的每個(gè)串聯(lián)連接與所述子電路開關(guān)的串聯(lián)連接之間連接。
14.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)由串聯(lián)連接的兩個(gè)有源開關(guān)組成。
15.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一和第二雙開關(guān)串聯(lián)連接每個(gè)由串聯(lián)連接的兩個(gè)有源 開關(guān)組成，并且所述開關(guān)具有并聯(lián)連接的二極管和/或有源開關(guān)。
16.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電容具有完全相同的值。
17.按權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，提供三個(gè)子電路用于將輸出饋送進(jìn)三相電網(wǎng)。
18.一種用于操作如權(quán)利要求1所述的電壓源轉(zhuǎn)換器的方法，其特征在于，每個(gè)子電路在相應(yīng)的AC端產(chǎn)生脈沖調(diào)制的電壓信號以便產(chǎn)生AC電壓。
全文摘要
一種具有中性點(diǎn)鉗位(NPC)拓?fù)?其具有一個(gè)或多個(gè)相)的電壓源轉(zhuǎn)換器，包括中間DC電路，其具有在正極端和負(fù)極端之間串聯(lián)連接的至少第一和第二電容，在這兩個(gè)電容之間提供中心抽頭端，以及至少一個(gè)子電路，用于產(chǎn)生交流電壓的一個(gè)相，每個(gè)子電路包括AC端，用于供應(yīng)脈沖電壓；常規(guī)NPC轉(zhuǎn)換器形式的電路設(shè)置，其具有在所述AC端與所述正極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第一串聯(lián)連接、在所述AC端與所述負(fù)極端之間的至少兩個(gè)開關(guān)的第二串聯(lián)連接以及從所述中心抽頭端到該兩個(gè)雙開關(guān)串聯(lián)連接的中心的可切換連接；以及分配給所述雙開關(guān)串聯(lián)連接的附加的第一和第二輔助開關(guān)。
文檔編號H02M7/487GK103095168SQ20121048278
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者T·B·塞羅, J·W·科拉, P·(A·G·)蘭斯塔德, J·(K·J·P·)林納 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司