專利名稱：帶有制動(dòng)斬波器的多點(diǎn)整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于整流器的電路以及一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于驅(qū)動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
在整流器中會(huì)需要將在整流器中存在的多余能量轉(zhuǎn)換成熱。對(duì)此的原因的本質(zhì)會(huì)是多樣的。例如，會(huì)發(fā)生，連接到整流器上的能量源(例如風(fēng)力設(shè)備)為整流器提供能量，但在其他部位連接到整流器上的能量阱可能不吸收能量(例如在短路情況下的能量供給網(wǎng)絡(luò))或整流器由于其結(jié)構(gòu)而不能將能量回饋到電網(wǎng)中。在具有電壓中間回路的整流器中，這會(huì)導(dǎo)致中間回路電壓的不允許的提高，這些能量必須被減低。同樣，可能的是，在多點(diǎn)整流器中在確定的運(yùn)行狀態(tài)中(根據(jù)負(fù)載、調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu))會(huì)出現(xiàn)電壓中間回路的串聯(lián)的電容器的電壓的不對(duì)稱性。在此情況下也會(huì)需要將能量轉(zhuǎn)換成熱。此外，也可能存在運(yùn)行方面的原因，在中間回路電容器上的電壓在確定的時(shí)刻降低并且將存儲(chǔ)在其中的能量轉(zhuǎn)換成熱。將多余能量轉(zhuǎn)換成熱的任務(wù)被制動(dòng)斬波器承擔(dān)。制動(dòng)斬波器已知許久并且通?；旧嫌煽申P(guān)斷的功率半導(dǎo)體開關(guān)和功率電阻器構(gòu)成，它們連接到電壓逆變器的直流電壓端子上(Peter F.Brosch、Joachim Landrath、Josef Wehberg 的 Leistungselektronik;第107 頁；SEff Handbuch，第 17 頁)。存在如下一些方案:器于是實(shí)現(xiàn)降低制動(dòng)斬波器電路的半導(dǎo)體開關(guān)的開銷。這樣，提出了例如在DD 204012 AUDD 204013 Al和DD 204579 Al中描述的電路，其連接在電壓逆變器的輸出端上并且因此可以利用非可關(guān)斷的半導(dǎo)體開關(guān)來工作，只要在整流器的輸出端上產(chǎn)生交流電壓。在DE 196 48 948 Cl中提出了一種電路，其與電壓逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)并且利用不可關(guān)斷的半導(dǎo)體開關(guān)就能實(shí)現(xiàn)。在US 7141947 B2中提出了補(bǔ)充具有制動(dòng)電阻器的實(shí)際三相逆變器并且作為制動(dòng)斬波器工作。DE 102 17 889 Al的圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的三相模塊整流器。在DE 10 2008045247 Al中描述了一種制動(dòng)斬波器，如例如可以應(yīng)用于根據(jù)DE 102 17 889 Al的電路中。根據(jù)DE 10 2008 045 247 Al的制動(dòng)斬波器模塊化利用分布式制動(dòng)電阻器構(gòu)建。在此，描述了不同的可能性，如通過制動(dòng)電阻器與功率電子模塊關(guān)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)并且實(shí)現(xiàn)將制動(dòng)功率分配在多個(gè)這種模塊中。然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的所有介紹的例子共同之處是，對(duì)于制動(dòng)斬波器電路的激勵(lì)需要半導(dǎo)體開關(guān)，其除了半導(dǎo)體開關(guān)之外在實(shí)際整理器中需要來保證制動(dòng)斬波器的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種電路，其能夠以低開銷實(shí)現(xiàn)過電壓的避免或減小。本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路以及通過根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法來解決該任務(wù)。根據(jù)本發(fā)明，該電路由兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)構(gòu)建并且在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)和電容器，其用于驅(qū)動(dòng)整流器。此外，該電路設(shè)置有至少一個(gè)電阻器，其設(shè)置用于減低能量。所謂的制動(dòng)電阻器在此與現(xiàn)有的半導(dǎo)體開關(guān)連接，而不存在附加的開關(guān)。制動(dòng)電阻器連接在電路結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)同與此并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)之間。根據(jù)本發(fā)明，整流器的運(yùn)行和通過制動(dòng)電阻器的電流可以借助存在的半導(dǎo)體開關(guān)來控制。通過本發(fā)明因此在其中要求制動(dòng)斬波器功能的整流器中完全省去了功率半導(dǎo)體開關(guān)，其僅僅被用于制動(dòng)斬波器的功能。 與現(xiàn)有技術(shù)不同，根據(jù)本發(fā)明電路因此不需要附加的開關(guān)等等來控制通過制動(dòng)電阻器的電流。代替這，通過制動(dòng)電阻器的電流僅借助對(duì)于整流器的運(yùn)行而存在的半導(dǎo)體開關(guān)來驅(qū)動(dòng)。這是對(duì)根據(jù)本發(fā)明的電路的開銷和成本的降低。必要時(shí)，可以僅需要將各半導(dǎo)體開關(guān)的布線的方式及其激勵(lì)匹配。多點(diǎn)整流器擁有所謂的冗余開關(guān)狀態(tài)，其特征在于，其在整流器的輸出端子上產(chǎn)生相同的電勢(shì)等級(jí)，單個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的狀態(tài)在冗余的開關(guān)狀態(tài)之間而不同。在半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)上的電勢(shì)同樣是不同的。輸出端子上的電勢(shì)等級(jí)理解為通過半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)所確定的輸出電壓的等級(jí)。例如，三級(jí)整流器的一相擁有三個(gè)電勢(shì)等級(jí)，正、零和負(fù)。在本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)方案中，利用多點(diǎn)整流器的冗余開關(guān)狀態(tài)，使得借助其可以通過存在的半導(dǎo)體開關(guān)來控制制動(dòng)電阻器中的能量的轉(zhuǎn)換，而在此影響整流器的運(yùn)行的控制，即其輸出電壓或其輸出電流的調(diào)節(jié)。如果兩個(gè)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的連接有制動(dòng)電阻器的半導(dǎo)體開關(guān)僅用于控制整流器的運(yùn)行，則在本發(fā)明的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中與制動(dòng)電阻器連接的兩個(gè)端子點(diǎn)具有相同的電勢(shì)。如果兩個(gè)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的連接有制動(dòng)電阻器的半導(dǎo)體開關(guān)同時(shí)用于控制整流器也用于控制經(jīng)過制動(dòng)電阻器的電流，則在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展方案中半導(dǎo)體開關(guān)可以被激勵(lì)，使得與制動(dòng)電阻器連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)具有不同的電勢(shì)。這意味著，在并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)如在并聯(lián)電路中作為整流器工作期間，選擇性地在利用冗余開關(guān)狀態(tài)的情況下可以將電壓連接到制動(dòng)電阻器上。本發(fā)明的其他特征、應(yīng)用可能性和優(yōu)點(diǎn)從以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述中得到，這些實(shí)施例在附圖中示出。在此，所有所描述的或所示出的特征本身或任意組合地形成了本發(fā)明的對(duì)象，而與其在權(quán)利要求中的概述或其引用無關(guān)以及與其在說明書中或在附圖中的表述或圖示無關(guān)。


圖1a和Ib示出了根據(jù)本發(fā)明的用于使用在整流器中的整流器子系統(tǒng)的示意性電路圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的三相整流器的第一實(shí)施例的示意性電路圖，圖3a、3b示出了根據(jù)本發(fā)明的用于具有并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的整流器支路的電路的第二實(shí)施例的示意性電路圖，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于整流器支路的電路的第三實(shí)施例，以及圖5示出了根據(jù)圖3a、3b的電路的另一應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖2中示出了模塊化多點(diǎn)整流器20的三相視圖。這類多點(diǎn)整流器也以英語名稱“Modular Multilevel Converter”(M2C)而已知。整流器20的三相的每個(gè)都由兩個(gè)并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)構(gòu)建。此外，三相的每個(gè)都由多個(gè)整理器子系統(tǒng)10構(gòu)成，在該實(shí)施例中每相分別由四個(gè)整流器子系統(tǒng)10構(gòu)成。整流器子系統(tǒng)的各個(gè)以下參照?qǐng)Dla、lb更為詳細(xì)地闡述。整流器子系統(tǒng)10包含并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)。每個(gè)整流器子系統(tǒng)的半導(dǎo)體開關(guān)和所有整流器子系統(tǒng)共同地用于控制整流器20的運(yùn)行。每個(gè)單個(gè)整流器子系統(tǒng)21的半導(dǎo)體開關(guān)同時(shí)用于并且與其他整流器子系統(tǒng)10無關(guān)地用于控制制動(dòng)斬波器功能，更確切地說借助在相應(yīng)整流器子系統(tǒng)中存在的制動(dòng)電阻器來控制。用于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)斬波器功能的整流器子系統(tǒng)10的半導(dǎo)體開關(guān)的激勵(lì)同樣以下參照?qǐng)Dla、lb更為詳細(xì)地描述。在圖la、lb中示出了整流器子系統(tǒng)10，該整流器子系統(tǒng)可以使用在圖2的整流器20中。整流器子系統(tǒng)10由四個(gè)模塊11.1、11.2、11.3和11.4構(gòu)成。每個(gè)模塊都具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成的串聯(lián)電路以及兩個(gè)與半導(dǎo)體開關(guān)反向連接的二極管構(gòu)成的串聯(lián)電路。這兩個(gè)串聯(lián)電路彼此并聯(lián)。這兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)與這兩個(gè)二極管的連接點(diǎn)彼此連接并且形成相應(yīng)模塊的交流電壓端子。與這兩個(gè)串聯(lián)電路并聯(lián)有電容器。電容器的兩個(gè)端子形成相應(yīng)模塊的正端子和負(fù)端子。在圖la、lb的整流器子系統(tǒng)10中，這兩個(gè)模塊11.1、11.2和這兩個(gè)模塊11.3、11.4分別彼此并聯(lián)。此外，這兩個(gè)模塊11.1U1.3的交流電壓端子以及這兩個(gè)模塊11.2、11.4的交流電壓端子彼此連接，其中形成的連接點(diǎn)稱作端子點(diǎn)P1、P2。這兩個(gè)模塊11.1、
11.2的正端子形成整流器子系統(tǒng)10的端子點(diǎn)P，而這兩個(gè)模塊11.3、11.4的負(fù)端子形成整流器子系統(tǒng)10的端子點(diǎn)N。這四個(gè)模塊的半導(dǎo)體開關(guān)、二極管和電容器連續(xù)編號(hào)，更確切地說，存在半導(dǎo)體開關(guān) 12.1,12.2,12.3,12.4,12.5,12.6,12.7,12.8、二極管 13.1,13.2,13.3,13.4,13.5、
13.6,13.7,13.8 和電容器 14.1,14.2。關(guān)于這四個(gè)模塊的電容器應(yīng)指出的是，這兩個(gè)模塊11.1,11.2的兩個(gè)電容器以及這兩個(gè)模塊11.3,11.4的兩個(gè)電容器分別組合成在該圖中所示的電容器14.1,14.2。這些電容器在實(shí)踐中可以針對(duì)每個(gè)模塊獨(dú)立地實(shí)施或針對(duì)所有并聯(lián)的模塊組合地實(shí)施。串聯(lián)的模塊的交流電壓端子必要時(shí)可以通過電感器彼此連接。在這兩個(gè)端子點(diǎn)P1、P2之間連接有制動(dòng)電阻器R。在圖2的整流器20中，如已提及的那樣，針對(duì)每個(gè)相分別有四個(gè)整流器子系統(tǒng)10串聯(lián)。這三個(gè)相的四個(gè)鎮(zhèn)流器子系統(tǒng)10彼此并聯(lián)。三個(gè)并聯(lián)的串聯(lián)電路的兩個(gè)最外部的整流器子系統(tǒng)10的端子點(diǎn)P或N是整流器20的直流電壓端子+、_。三個(gè)串聯(lián)電路的兩個(gè)中間的整流器子系統(tǒng)10的相應(yīng)連接點(diǎn)是整流器20的交流電壓端子AC1、AC2、AC3。在整流器20正常運(yùn)行中，在整流器子系統(tǒng)10中兩個(gè)并聯(lián)模塊11.1U1.2和兩個(gè)并聯(lián)模塊11.3,11.4分別類似地被激勵(lì)。例如，如果電容器14.2的電壓要連接在整流器子系統(tǒng)10的端子P和N之間，則半導(dǎo)體開關(guān)12.1、12.3、12.5、12.7被切換為導(dǎo)通而另外的半導(dǎo)體開關(guān)被截止。
此外，存在如下可能性，將電容器14.1的電壓連接在整流器子系統(tǒng)10的端子P與N之間、將電容器14.1、14.2的電壓之和連接在端子P與N之間或?qū)⒍俗覲與N彼此連接。在圖1a中在半導(dǎo)體開關(guān)分別切換為導(dǎo)通的情況下借助實(shí)線示出了開頭提及的半導(dǎo)體開關(guān)的激勵(lì)。通過在正常運(yùn)行中類似地激勵(lì)半導(dǎo)體開關(guān)，在兩個(gè)端子點(diǎn)P1、P2上存在相同電勢(shì)，使得在正常運(yùn)行中在制動(dòng)電阻器R上沒有電壓降落。以用于減小或避免電容器14.1、14.2上的過電壓為例，半導(dǎo)體開關(guān)也可以不同地激勵(lì)。這在圖1b中不出。根據(jù)圖lb，半導(dǎo)體開關(guān)12.1、12.4、12.5、12.8切換為導(dǎo)通并且另外的半導(dǎo)體開關(guān)截止。在電容器14.1、14.2上的電壓等大的前提條件下，由此電容器14.1、14.2的電壓并聯(lián)在整流器子系統(tǒng)10的端子P與N之間。此外，端子點(diǎn)Pl通過半導(dǎo)體開關(guān)12.1、12.5與兩個(gè)電容器14.1,14.2的正端子之間連接以及端子點(diǎn)P2通過半導(dǎo)體開關(guān)12.4,12.8與兩個(gè)電容器14.1,14.2的負(fù)端子連接。如已闡述的那樣，制動(dòng)電阻器R連接在兩個(gè)端子點(diǎn)P1、P2之間。由于端子點(diǎn)P1、P2與兩個(gè)電容器14.1、14.2的正端子和負(fù)端子連接，所以制動(dòng)電阻器R與兩個(gè)電容器14.1、
14.2分別并聯(lián)。這導(dǎo)致在前面闡述的對(duì)根據(jù)圖1b的半導(dǎo)體開關(guān)的不同激勵(lì)時(shí)電容器14.1,14.2通過制動(dòng)電阻器R可以放電。例如，在電容器14.1、14.2上存在的過電壓因此可以通過制動(dòng)電阻器R減低。關(guān)于在端子P和N上的電壓，整流器子系統(tǒng)10在該開關(guān)狀態(tài)中與在上面所描述的開關(guān)狀態(tài)(其中在制動(dòng)電阻器R上沒有電壓)中情況相同。于是涉及冗余開關(guān)狀態(tài)，其在整流器子系統(tǒng)10的正常運(yùn)行方面展現(xiàn)出相同特性。然而在圖1b的不同運(yùn)行中，在制動(dòng)電阻器R上有電壓，而在圖1a的正常運(yùn)行中情況并非如此。因此，根據(jù)整流器的運(yùn)行狀態(tài)的要求，功率可以在制動(dòng)電阻R中轉(zhuǎn)換。附加的可開關(guān)的器件為此并不是必要的?！愣?，這通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，整流器子系統(tǒng)10借助半導(dǎo)體開關(guān)來構(gòu)建，并且至少一個(gè)制動(dòng)電阻器連接在整流器子系統(tǒng)10的電路中，通過整流器電阻的電流流動(dòng)僅受整流器子系統(tǒng)10的現(xiàn)有半導(dǎo)體開關(guān)影響，即為此不需要附加的開關(guān)。應(yīng)理解的是，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)的不同激勵(lì)也可以與圖1b恰好相反地進(jìn)行，即半導(dǎo)體開關(guān)12.2、12.3、12.6、12.7切換為導(dǎo)通，而其他半導(dǎo)體開關(guān)截止。參照?qǐng)D1b闡述的對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)的不同激勵(lì)可以與正常運(yùn)行相比在百分比時(shí)間片的范圍中執(zhí)行。以此方式可以影響功率，該功率借助對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)的其他激勵(lì)在制動(dòng)電阻R中轉(zhuǎn)換成熱并且由此可以被減低。圖3a、3b示出了具有并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的整流器30的單相視圖。圖3a、3b中示出的電路同樣可以理解為整流器子系統(tǒng)30，并且代替整流器子系統(tǒng)10使用在根據(jù)圖2的模塊化多點(diǎn)整流器20中。在根據(jù)圖3a、3b的整流器30或整流器子系統(tǒng)30中，電容器34.1、34.2的直流電壓轉(zhuǎn)換成端子Pl和P2上的直流電壓或交流電壓。至電容器34.1和34.2的功率輸送未示出。
在圖3a、3b中示出了每?jī)蓚€(gè)串聯(lián)的所謂H橋路36的最簡(jiǎn)單的情況。當(dāng)然可以將電路擴(kuò)展到任意數(shù)目的串聯(lián)的H橋路36。這還將參照?qǐng)D4進(jìn)行闡述。圖3a,3b 的整流器由八個(gè)模塊 31.1,31.2,31.3,31.4,31.5,31.6,31.7,31.8 構(gòu)成。每個(gè)模塊都具有兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成的串聯(lián)電路以及兩個(gè)與半導(dǎo)體開關(guān)反向連接的二極管構(gòu)成的串聯(lián)電路。這兩個(gè)串聯(lián)電路彼此并聯(lián)。這兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)與這兩個(gè)二極管的連接點(diǎn)彼此連接并且形成相應(yīng)模塊的交流電壓端子。與這兩個(gè)串聯(lián)電路并聯(lián)有電容器。電容器的兩個(gè)端子形成相應(yīng)模塊的正直流電壓端子和負(fù)直流電壓端子。在圖3a,3b 的整流器 30 中，模塊 31.1、31.2、31.3、31.4 以及模塊 31.5、31.6、
31.7,31.8 分別彼此并聯(lián)。此外，模塊 31.1,31.3 或 31.6,31.8 或 31.2,31.5 或 31.4,31.7的交流電壓端子彼此連接，其中形成的連接點(diǎn)稱作端子點(diǎn)PU P2、P3、P4。這八個(gè)模塊的半導(dǎo)體開關(guān)和電容器連續(xù)編號(hào)，更確切地說，存在半導(dǎo)體開關(guān)32.1、
32.2,32.3,32.4,32.5,32.6,32.7,32.8,32.9,32.10,32.11,32.12,32.13,32.14,32.15、
32.16和電容器34.1、34.2。二極管并未進(jìn)一步繪出。關(guān)于這八個(gè)模塊的電容器應(yīng)指出的是，模塊31.3,32.2,32.3,31.4的四個(gè)電容器以及模塊31.5,31.6,31.7,32.8的四個(gè)電容器分別組合成所示的電容器34.1,34.2。這些電容器在實(shí)踐中可以針對(duì)每個(gè)模塊獨(dú)立地實(shí)施或針對(duì)所有并聯(lián)的模塊組合地實(shí)施。串聯(lián)的模塊的交流電壓端子必要時(shí)可以通過電感器彼此連接。此外，應(yīng)指出的是，電容器34.1,34.2的正端子點(diǎn)和負(fù)端子點(diǎn)是整流器30的輸入側(cè)的直流電壓端子，其供電未詳細(xì)示出。也應(yīng)指出的是，電容器34.1和34.2的饋入必須分別電勢(shì)隔離地進(jìn)行。對(duì)于電路30的運(yùn)行是否需要在輸入側(cè)饋入電容器34.1,34.2的端子點(diǎn)取決于以何種方式應(yīng)用該電路30，例如作為在整流器20內(nèi)的整流器子系統(tǒng)，或作為根據(jù)以下還要闡述的圖5的整流器50的一部分。在這兩個(gè)端子點(diǎn)P3、P4之間連接有制動(dòng)電阻器R。在整流器30的正常運(yùn)行中，兩個(gè)模塊31.1、31.3和兩個(gè)模塊31.2,31.4以及兩個(gè)模塊31.5,31.7和兩個(gè)模塊31.6,31.8分別被類似地激勵(lì)。在半導(dǎo)體開關(guān)相應(yīng)切換為導(dǎo)通的情況下圖3a中借助實(shí)線示出的正常運(yùn)行的示例性開關(guān)狀態(tài)中，半導(dǎo)體開關(guān)32.1,32.3,32.5,32.7,32.9,32.11,32.13,32.15切換為導(dǎo)通并且所有其他半導(dǎo)體開關(guān)截止。在該開關(guān)狀態(tài)中，在端子P1、P2之間的電壓等于零。通過在正常運(yùn)行中類似地激勵(lì)半導(dǎo)體開關(guān)，在兩個(gè)端子點(diǎn)P3、P4上存在相同電勢(shì)，使得在制動(dòng)電阻器R上沒有電壓降落。應(yīng)指出的是，除了上面所描述的針對(duì)整流器30的正常運(yùn)行的示例性開關(guān)狀態(tài)之外還存在針對(duì)正常運(yùn)行的其他開關(guān)狀態(tài)，其中在制動(dòng)電阻器R上沒有電壓降落。以用于減小或避免電容器34.1,34.2上的過電壓為例或出于其他原因，半導(dǎo)體開關(guān)也可以不同地激勵(lì)。這在圖3b中示出。根據(jù)圖3b,半導(dǎo)體開關(guān) 32.1,32.3,32.5,32.8,32.9,32.11,32.14,32.15 切換為
導(dǎo)通并且另外的半導(dǎo)體開關(guān)截止。在此假定的是，在電容器34.1,34.2上的電壓等大。由此，端子點(diǎn)P3通過半導(dǎo)體開關(guān)32.3、32.9與兩個(gè)電容器34.1、34.2的正端子連接。相應(yīng)地，端子點(diǎn)P4通過半導(dǎo)體開關(guān)32.8、32.14與兩個(gè)電容器34.1、34.2的負(fù)端子連接。
此外，如在正常運(yùn)行中，在端子點(diǎn)P1、P2之間存在大小為零的輸出電壓。如已闡述的那樣，制動(dòng)電阻器R連接在兩個(gè)端子點(diǎn)P3、P4之間。由于端子點(diǎn)P3、P4與兩個(gè)電容器34.1、34.2的正端子和負(fù)端子連接，所以制動(dòng)電阻器R與兩個(gè)電容器34.1、34.2分別并聯(lián)。這導(dǎo)致在前面闡述的對(duì)根據(jù)圖3b的半導(dǎo)體開關(guān)的冗余激勵(lì)時(shí)電容器34.1,34.2可以通過制動(dòng)電阻器R放電。例如，在電容器34.1、34.2上存在的過電壓因此可以通過制動(dòng)電阻器R減低。因此，功率可以在制動(dòng)電阻器R中被轉(zhuǎn)換。附加的可開關(guān)的器件為此并不是必要的。于是存在整流器30，其借助半導(dǎo)體開關(guān)來構(gòu)建，并且至少一個(gè)制動(dòng)電阻器連接在整流器30的電路中，使得通過制動(dòng)電阻器的電流流動(dòng)僅受整流器30的存在的半導(dǎo)體開關(guān)影響，即不需要附加的開關(guān)。應(yīng)指出的是，針對(duì)所有可能的開關(guān)狀態(tài)可以使用具有在端子點(diǎn)P1、P2之間的相同輸出電壓的可供使用的冗余狀態(tài)，以便根據(jù)整流器的運(yùn)行狀態(tài)的需要將電壓置于制動(dòng)電阻器R上或不置于制動(dòng)電阻器R上。應(yīng)理解的是，各半導(dǎo)體開關(guān)也可以構(gòu)建為開關(guān)模塊，其中多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)分別串聯(lián)和/或并聯(lián)。相應(yīng)內(nèi)容也適用于二極管。同樣應(yīng)理解的是，各電容器也可以構(gòu)建為電容器組，其中多個(gè)電容器分別串聯(lián)和/或并聯(lián)。此外，各模塊或多個(gè)模塊的電容器也可以組合成一個(gè)電容器組。此外，應(yīng)理解為，根據(jù)其中兩個(gè)H橋路串聯(lián)的圖3a、3b的整流器30可以寬展到任意數(shù)目的這樣串聯(lián)的H橋路。這樣，例如在圖4中示出了具有五個(gè)串聯(lián)的H橋路42的單相整流器支路40。在兩個(gè)相鄰的H橋路42的每?jī)蓚€(gè)連接點(diǎn)之間分別連接制動(dòng)電阻器R。借助制動(dòng)電阻器R對(duì)制動(dòng)斬波器功能的激勵(lì)類似地以參照?qǐng)D3a、3b所描述的方式和方法來進(jìn)行。圖5示出了圖3a、3b的電路作為單相整流器50中的整流器子系統(tǒng)30的應(yīng)用。電勢(shì)隔離地通過輸入側(cè)的變壓器51和整流器52進(jìn)行至這兩個(gè)電容器34.1,34.2的饋入。兩個(gè)H橋路36的外部輸出端子在該實(shí)施例中并不如圖3a、3b中各組合成端子P1、P2，而是與輸出側(cè)的變壓器54的電勢(shì)隔離的繞組連接。通過整流器50的所有半導(dǎo)體開關(guān)的相應(yīng)激勵(lì)可以在變壓器54的輸出端子產(chǎn)生直流電壓或交流電壓。制動(dòng)斬波器功能的激勵(lì)與此無關(guān)地以參照?qǐng)D3a、3b所描述的方式來進(jìn)行。應(yīng)理解的是，以類似方式和方法也可以構(gòu)建和驅(qū)動(dòng)多相整流器。應(yīng)明確指出的是，前面闡述的對(duì)整流器或整流器子系統(tǒng)10、20、30、40、50的半導(dǎo)體開關(guān)的不同或冗余激勵(lì)不僅可以用于防止或減小在電容器上的例如在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的直流電壓升高，而且一般而言不同的激勵(lì)可以用于也在整流器或整流器子系統(tǒng)10、20、30,40,50的其他常用運(yùn)行狀態(tài)中影響電容器上的電壓。尤其是，當(dāng)功率饋入整流器或整流器子系統(tǒng)10、20、30、40、50的交流電壓側(cè)的端子點(diǎn)中時(shí)，不同的激勵(lì)可以用于降低在電容器上的電壓。此外應(yīng)指出的是，根據(jù)本發(fā)明的整流器20、40、50并不一定必須由整流器子系統(tǒng)構(gòu)建而整流器子系統(tǒng)10、30并不一定必須由模塊構(gòu)建，如示例性參照附圖所描述的那樣。更確切地說，并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)也在沒有模塊化結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)，或其他電路結(jié)構(gòu)作為電路結(jié)構(gòu)的所說明的部分組合成整流器子系統(tǒng)或模塊，并且制動(dòng)電阻器在整流器子系統(tǒng)和模塊內(nèi)或外與并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接。
權(quán)利要求
1.一種用于整流器的電路，具有為整流器的運(yùn)行而存在的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)和能量存儲(chǔ)器，并且具有用于減低能量的制動(dòng)電阻器，其特征在于，存在兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，制動(dòng)電阻器連接在所述電路結(jié)構(gòu)之一的節(jié)點(diǎn)同與此并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)之一的節(jié)點(diǎn)之間，制動(dòng)電阻器與存在的半導(dǎo)體開關(guān)連接，而沒有附加的開關(guān)，并且整流器的運(yùn)行和通過制動(dòng)電阻器的電流能夠借助存在的半導(dǎo)體開關(guān)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所有并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體開關(guān)能夠類似地被激勵(lì)以控制整流器的正常運(yùn)行，并且其中所述并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)中的至少之一的、其上連接有制動(dòng)電阻器的半導(dǎo)體開關(guān)能夠以不同于在正常運(yùn)行中的方式激勵(lì)，以控制通過制動(dòng)電阻器的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中當(dāng)兩個(gè)并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的其上連接有制動(dòng)電阻器的半導(dǎo)體開關(guān)被類似地激勵(lì)以控制整流器的正常運(yùn)行時(shí)，與制動(dòng)電阻器連接的兩個(gè)端子點(diǎn)具有相同的電勢(shì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中當(dāng)所述并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)中的至少之一的、其上連接有制動(dòng)電阻器的半導(dǎo)體開關(guān)以不同于在正常運(yùn)行中的方式激勵(lì)來控制通過制動(dòng)電阻器的電流時(shí)，與制動(dòng)電阻器連接的兩個(gè)端子點(diǎn)具有不同的電勢(shì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的電路，其中半導(dǎo)體開關(guān)和能量存儲(chǔ)器一起連接成模塊并且整流器由至少兩個(gè)類似的并聯(lián)連接的模塊構(gòu)建，并且其中制動(dòng)電阻器連接在第一模塊的端子點(diǎn)與第二模塊的端子點(diǎn)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的電路，其中在整流器的外部交流電壓端子上的電勢(shì)等級(jí)不受在所述并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)之間所連接的用于減低能量的制動(dòng)電阻器上通過半導(dǎo)體開關(guān)的相應(yīng)激勵(lì)而施加電壓與否影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電路(10)，具有四個(gè)模塊(11.1、11.2、11.3、11.4)，其分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊和與此并聯(lián)的電容器或電容器組，其中模塊(11.1U1.2或11.3,11.4 )中的每?jī)蓚€(gè)并聯(lián)，以及其中非并聯(lián)的模塊(11.1、11.3或11.2、11.4)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊的連接點(diǎn)分別形成端子點(diǎn)(P1、P2);并且具有制動(dòng)電阻器(R)，其連接在非并聯(lián)的模塊的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊的連接點(diǎn)(P1、P2)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電路(30)，具有八個(gè)模塊(31.1、31.2、31.3、31.4、31.5、31.6、31.7、31.8)，其分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊和與此并聯(lián)的電容器或電容器組，其中模塊中的每四個(gè)(31.1、31.2,31.3,31.4或31.5,31.6,31.7,31.8)并聯(lián)，其中并聯(lián)的模塊中的兩個(gè)模塊(31.1,31.3或31.6,31.8)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊的連接點(diǎn)分別形成端子點(diǎn)(Pl，P2)，并且其中非并聯(lián)的模塊中的兩個(gè)模塊(31.2、31.5或31.4,31.7)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊的連接點(diǎn)分別形成端子點(diǎn)(P3、P4);并且具有制動(dòng)電阻器(R)，其連接在非并聯(lián)的模塊的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊的連接點(diǎn)(P3、P4)之間。
9.一種用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的電路的方法，其中在制動(dòng)電阻器中能量的減低借助在并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)內(nèi)可供使用的冗余開關(guān)狀態(tài)來進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在正常運(yùn)行中，并聯(lián)模塊的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊被類似地激勵(lì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中為了控制通過制動(dòng)電阻器(R)的電流，兩個(gè)非并聯(lián)的模塊(11.1、11.3)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊如在正常運(yùn)行中那樣被激勵(lì)，并且其他兩個(gè)非并聯(lián)的模塊(11.2、11.4)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊以不同于在正常運(yùn)行中的方式被激勵(lì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中為了控制通過制動(dòng)電阻器(R)的電流，最多六個(gè)模塊(31.1,31.2,31.3,31.5,31.6,31.8)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊如在正常運(yùn)行中那樣被激勵(lì)，并且另外的 至少兩個(gè)模塊(31.4,31.7)的半導(dǎo)體開關(guān)或開關(guān)模塊不同地被激勵(lì)。
全文摘要
描述了一種用于整流器的電路。該電路設(shè)置有多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)和電容器，它們用于驅(qū)動(dòng)整流器。設(shè)置有用于減低能量的制動(dòng)電阻器，其與存在的半導(dǎo)體開關(guān)連接，而沒有附加的開關(guān)。整流器的運(yùn)行和通過制動(dòng)電阻器的電流可以借助存在的半導(dǎo)體開關(guān)來控制。
文檔編號(hào)H02M7/72GK103138609SQ20121048863
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者羅蘭·雅各布, 托馬斯·布魯克納 申請(qǐng)人:Ge能源電力轉(zhuǎn)換有限公司