本實(shí)用新型要求2016年12月16日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01621385878.2，名稱為“功率單元及使用該功率單元的電力電子變換裝置”的中國申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種功率單元，以及使用這種功率單元的電力電子變換裝置。

背景技術(shù)：

受目前電力電子開關(guān)器件的耐壓等級(jí)所限，在高壓大功率應(yīng)用場合中，功率單元串聯(lián)疊加的級(jí)聯(lián)式拓?fù)涫且环N較好的解決方案。傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)方案需要給每個(gè)功率單元配備一套光纖、輔助電源、控制板。而電壓等級(jí)的提高，需要級(jí)聯(lián)的功率單元的數(shù)量也增多，導(dǎo)致光纖、輔助電源及控制板的數(shù)量也急劇增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，同時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。

圖1、圖2所示為目前常用的靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)的示意圖，其中該SVG包括三相電路，每相電路中的功率單元級(jí)聯(lián)連接。

如圖1所示，SVG的每一相電路都由多個(gè)功率單元1級(jí)聯(lián)而成，其中，每個(gè)功率單元包括第一端和第二端，每一相電路的第一個(gè)功率單元的第一端經(jīng)過濾波器L分別連接到三相電網(wǎng)的A、B和C三相線路上，相鄰兩個(gè)功率單元的其中一個(gè)的第二端與另一個(gè)的第一端連接，每一相電路的最后一個(gè)功率單元的第二端相互連接。

如圖2所述，SVG的每一相電路都由8個(gè)功率單元P1至P8級(jí)聯(lián)而成，每個(gè)功率單元包括第一端和第二端，其中相鄰兩個(gè)功率單元的其中一個(gè)的第二端與另一個(gè)的第一端連接，例如，功率單元P1的第二端與功率單元P2的第一端連接，功率單元P2的第二端與功率單元P3的第一端連接，依次類推，功率單元P7的第二端與功率單元P8的第一端連接，三相電路中三個(gè)功率單元P1的第一端經(jīng)過濾波電路(由電感、電阻和電容組成，例如LCL)分別連接于三相電網(wǎng)G的A、B和C相和負(fù)載R_load，三相電路中三個(gè)功率單元P8的第二端相互連接。每個(gè)功率單元中包括四個(gè)功率器件2，每個(gè)功率器件2由一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)S與一個(gè)二極管D構(gòu)成，功率半導(dǎo)體開關(guān)S的集電極與二極管D的陰極連接，功率半導(dǎo)體開關(guān)S的發(fā)射極與二極管D的陽極連接。

單相SVG也包括多個(gè)功率單元，每個(gè)功率單元包括第一端和第二端，相鄰兩個(gè)功率單元其中一個(gè)的第一端與另一個(gè)的第二端連接。

圖1所示的功率單元1可以是H橋電路，也可以是其它電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如半橋電路、三電平變換電路等。例如，以功率單元為H橋電路為例，H橋電路如圖3所示，包括功率半導(dǎo)體開關(guān)S1至S4和母線電容C。功率半導(dǎo)體開關(guān)S1的第一端連接于母線電容C的正極端和功率半導(dǎo)體開關(guān)S3的第一端，功率半導(dǎo)體開關(guān)S1的第二端連接于功率半導(dǎo)體開關(guān)S4的第一端，功率半導(dǎo)體開關(guān)S4的第二端連接于母線電容C的負(fù)極端和功率半導(dǎo)體開關(guān)S2的第二端，功率半導(dǎo)體開關(guān)S3的第二端連接功率半導(dǎo)體開關(guān)S2的第一端，功率半導(dǎo)體開關(guān)S1的第二端作為H橋電路的第一輸出端O₁，功率半導(dǎo)體開關(guān)S3的第二端作為H橋電路的第二輸出端O₂。

上述功率單元的級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)若應(yīng)用于35KV的風(fēng)電廠，通常有3種實(shí)現(xiàn)方案，具體方案描述如下：

1、每個(gè)功率單元采用H橋電路，且H橋電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)S1至S4可以選用低壓功率器件，例如低壓IGBT(Insulated Gate Bipolar Translator)。

優(yōu)點(diǎn)：低壓IGBT(例如1700V)目前工藝較成熟，且市場用量較大，其成本在可接受的范圍內(nèi)，每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)由一個(gè)IGBT構(gòu)成，無需考慮均壓問題。

缺點(diǎn)：由于單個(gè)功率器件電壓較低(例如1700V的IGBT，母線電容C兩端的直流母線電壓在1000V左右)，因而每相電路中需要用到約72級(jí)H橋電路級(jí)聯(lián)。H橋電路的數(shù)量較多，系統(tǒng)的可靠性將受影響，而且每個(gè)H橋電路配備一套光纖(高壓應(yīng)用場合中通常使用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸)，輔助電源及控制板，每個(gè)H橋電路都需要獨(dú)立控制。由于H橋電路的級(jí)聯(lián)數(shù)量多，此種方案會(huì)導(dǎo)致光纖、輔助電源及控制板的數(shù)量很多，使得整個(gè)系統(tǒng)的控制及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，成本增加，同時(shí)系統(tǒng)的可靠性將降低。

2、每個(gè)功率單元采用H橋電路，且H橋電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)S1至S4可以選用高壓功率器件，例如高壓IGBT(Insulated Gate Bipolar Translator))

優(yōu)點(diǎn)：單個(gè)功率器件耐壓較高(例如6500V的IGBT)，母線電容C兩端的直流母線電壓在3000V左右，因而每相電路中需要用到約18級(jí)H橋電路，減少了級(jí)聯(lián)的H橋電路的數(shù)量；同時(shí)減少了光纖、輔助電源、控制板的數(shù)量，可降低系統(tǒng)中這部分裝置的成本，并簡化了系統(tǒng)控制與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)增加了可靠性。

缺點(diǎn)：高壓IGBT的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低壓IGBT(6500V的IGBT成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1700V的IGBT成本的4倍)，導(dǎo)致采用高壓IGBT增加的成本會(huì)遠(yuǎn)高于控制板以及光纖節(jié)省的成本，導(dǎo)致系統(tǒng)成本大幅增加。

3、每個(gè)功率單元采用H橋電路，且H橋電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)S1至S4可以選用低壓功率器件串聯(lián)連接而成，。

優(yōu)點(diǎn)：減少了級(jí)聯(lián)的H橋電路的數(shù)量，H橋電路的級(jí)聯(lián)數(shù)量與第二種方案相同，但是每個(gè)H橋電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)采用多個(gè)低壓功率器件串聯(lián)而成(例如采用4個(gè)1700V IGBT串聯(lián)而成等效1個(gè)6500V IGBT)，降低了系統(tǒng)成本。對(duì)比于第一種方案，這種方案中級(jí)聯(lián)的H橋電路的數(shù)量減少，光纖、輔助電源、控制板數(shù)量也減少，成本降低，且控制與結(jié)構(gòu)簡化，可靠性增加；對(duì)比于第二種方案，采用多個(gè)低壓IGBT串聯(lián)等效一個(gè)高壓功率器件的成本低于單個(gè)高壓功率器件，這種由低壓功率器件串聯(lián)等效高壓功率器件的方案在總成本方面占優(yōu)勢。

缺點(diǎn)：低壓IGBT串聯(lián)應(yīng)用存在不均壓的問題，為了解決該問題，需要給每個(gè)低壓IGBT配備鉗位板，導(dǎo)致鉗位板數(shù)量較多，降低了系統(tǒng)可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種功率單元，以及使用這種功率單元的電力電子變換裝置，從而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題。

本實(shí)用新型的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本實(shí)用新型的實(shí)踐而習(xí)得。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種功率單元，其特征在于，包括：

多個(gè)功率變換電路，每個(gè)所述功率變換電路包括至少一具有多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)的橋臂，且每個(gè)所述功率變換電路包括第一輸出端和第二輸出端，其中所述多個(gè)變換電路中相鄰兩個(gè)所述功率變換電路的其中一者的所述第一輸出端與其中另一者的所述第二輸出端依次連接，剩余的兩個(gè)第一輸出端和第二輸出端形成所述功率單元的第一端和第二端；

本地控制器，用以輸出多個(gè)控制信號(hào)；以及

多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，與所述本地控制器耦接，用以接收所述多個(gè)控制信號(hào)，并根據(jù)所述多個(gè)控制信號(hào)分別輸出各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，

其中所述多個(gè)功率變換電路相同，且所述多個(gè)控制信號(hào)的數(shù)量與每個(gè)所述功率變換電路中的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)的數(shù)量相同，以及所述多個(gè)功率變換電路中相同位置的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的所述控制信號(hào)相同，使得所述多個(gè)功率變換電路中相同位置的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率單元還包括：

輔助電源，與所述本地控制器連接，用以為所述本地控制器供電。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)量與所述功率半導(dǎo)體開關(guān)的數(shù)量相同，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的所述功率半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與所述本地控制器直接連接，或者所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與所述本地控制器通過磁隔離器件連接，或者所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路與所述本地控制器通過光隔離器件連接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路包括：

母線電容和電壓鉗位電路，所述母線電容的兩端并聯(lián)連接在所述橋臂的兩端，且所述電壓鉗位電路并聯(lián)連接于所述母線電容的兩端。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述母線電容的兩端之間的母線電壓被所述電壓鉗位電路鉗位在一預(yù)定范圍內(nèi)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述多個(gè)功率變換電路為n個(gè)所述功率變換電路，第1個(gè)所述功率變換電路的所述第一輸出端為所述功率單元的所述第一端，第1個(gè)所述功率變換電路的所述第二輸出端與第2個(gè)所述功率變換電路的所述第一輸出端連接，依次連接下去，直到第n-1個(gè)所述功率變換電路的所述第二輸出端與第n個(gè)所述功率變換電路的所述第一輸出端連接，第n個(gè)所述功率變換電路的所述第二輸出端為所述功率單元的所述第二端，其中n為大于1的自然數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路為H橋電路，其中所述H橋電路包括：

所述至少一橋臂，所述至少一橋臂包括第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂和所述第二橋臂均包括上功率半導(dǎo)體開關(guān)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)，所述第一橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第一輸出端，所述第二橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第二輸出端。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路為半橋電路，所述半橋電路包括所述橋臂，其中所述橋臂包括：具有第一端和第二端的上功率半導(dǎo)體開關(guān)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)，所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)的所述第二端與所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的所述第一端連接于一連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第一輸出端，所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的所述第二端為所述功率變換電路的第二輸出端。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路為二極管鉗位三電平電路，其中所述二極管鉗位三電平電路包括：

所述至少一橋臂，所述至少一橋臂包括第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂和所述第二橋臂均包括各自的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中所述第一橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接，所述第一橋臂的所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第一輸出端，所述第二橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接，所述第二橋臂的所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第二輸出端；

第一母線電容、第二母線電容，其中所述第一母線電容和所述第二母線電容串聯(lián)連接后與所述第一橋臂和所述第二橋臂并聯(lián)連接；以及

第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)，其中所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)串聯(lián)后連接在所述第一橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)和所述第一橋臂的所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)之間，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)串聯(lián)后連接在所述第二橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)和所述第二橋臂的所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)之間，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的連接點(diǎn)與所述第一母線電容和所述第二母線電容的連接點(diǎn)連接，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)的連接點(diǎn)與所述第一母線電容和所述第二母線電容的連接點(diǎn)連接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路為飛跨電容三電平電路，其中所述飛跨電容三電平電路包括：

所述至少一橋臂，所述至少一橋臂包括第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂和所述第二橋臂均包括各自的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中所述第一橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接，所述第一橋臂的所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第一輸出端，所述第二橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接，所述第二橋臂的所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第二輸出端；

第一母線電容、第二母線電容，其中所述第一母線電容和所述第二母線電容串聯(lián)連接后與所述第一橋臂和所述第二橋臂并聯(lián)連接；以及

第一電容和第二電容，其中所述第一電容連接在所述第一橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)和所述第一橋臂的所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)之間，所述第二電容連接在所述第二橋臂的所述第一功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)和所述第二橋臂的所述第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述第四功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)之間。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述功率變換電路為中性點(diǎn)可控三電平電路，其中所述中性點(diǎn)可控三電平電路包括：

所述至少一橋臂，所述至少一橋臂包括第一橋臂和第二橋臂，所述第一橋臂和所述第二橋臂均包括各自的上功率半導(dǎo)體開關(guān)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中所述第一橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第一輸出端，所述第二橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)為所述功率變換電路的第二輸出端，

第一母線電容、第二母線電容，其中所述第一母線電容和所述第二母線電容串聯(lián)連接后與所述第一橋臂和所述第二橋臂并聯(lián)連接；以及

第一開關(guān)組和第二開關(guān)組，其中所述第一開關(guān)組連接在所述第一橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)與所述第一母線電容和所述第二母線電容的連接點(diǎn)之間，所述第二開關(guān)組連接在所述第二橋臂的所述上功率半導(dǎo)體開關(guān)和所述下功率半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)與所述第一母線電容和所述第二母線電容的連接點(diǎn)之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種電力電子變換裝置，其特征在于，包括：

主控制器，用以輸出主控制信號(hào)；以及

至少前述實(shí)施例的功率單元，所述本地控制器與所述主控制器耦接，用以接收所述主控制信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的所述控制信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述至少一功率單元為多個(gè)，相鄰兩個(gè)所述功率單元的其中一者的所述第二端與其中另一者的所述第一端連接，且每個(gè)所述功率單元的所述本地控制器與所述主控制器耦接。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中所述本地控制器與所述主控制器通過光纖連接，或者所述本地控制器與所述主控制器直接電性連接。

現(xiàn)有技術(shù)的第一種方案中相當(dāng)于每個(gè)功率單元100僅包括一個(gè)功率變換電路110，由于每個(gè)功率單元100對(duì)應(yīng)一套光纖、輔助電源150及控制板等，且功率變換電路較多。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)的第一種方案，本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100包括多個(gè)功率變換電路110，可分擔(dān)更高的電壓，因此，功率單元100的數(shù)量也會(huì)較少，從而減少了光纖、輔助電源150及本地控制器120等的數(shù)量，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提升了系統(tǒng)可靠性。

現(xiàn)有技術(shù)的第二種方案是采用高壓功率器件從而減少級(jí)聯(lián)的功率單元100的數(shù)量，而高壓功率器件成本較高。本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100可采用低壓功率器件同樣實(shí)現(xiàn)減少功率單元100數(shù)量的目的，且相較于現(xiàn)有技術(shù)的第二種方案，本實(shí)用新型節(jié)約了成本。

現(xiàn)有技術(shù)的第三種方案是將多個(gè)相同的功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接以等效為高壓功率器件，這樣為防止不均壓，需為每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)配置電壓鉗位電路。而本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100僅需為每個(gè)功率變換電路110配置電壓鉗位電路即可，從而可減少電壓鉗位電路的數(shù)量，減少成本，提高系統(tǒng)可靠性。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例，本實(shí)用新型的上述和其它目標(biāo)、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。

圖1為目前常用的靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)的示意圖；

圖2為目前常用的靜止無功發(fā)生器更具體的示意圖；

圖3為H橋電路的示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方式的一種功率單元100的示意圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元100的示意圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元100的示意圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元100的示意圖；

圖8是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元的示意圖；

圖9是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元的示意圖；

圖10是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元的示意圖；

圖11是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施方式的一種功率單元的示意圖；以及

圖12是根據(jù)本實(shí)用新型的一種電力電子變換裝置。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實(shí)施方式使得本實(shí)用新型將更加全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。附圖僅為本實(shí)用新型的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本實(shí)用新型的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法、裝置、實(shí)現(xiàn)或者操作以避免喧賓奪主而使得本實(shí)用新型的各方面變得模糊。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施方式的一種功率單元100，包括：多個(gè)功率變換電路110-1…110-n、本地控制器120、以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130。

其中每個(gè)功率變換電路110包括至少一具有多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₂)的橋臂111，且每個(gè)功率變換電路110包括第一輸出端O₁和第二輸出端O₂，其中多個(gè)變換電路中相鄰兩個(gè)功率變換電路110的其中一者的第一輸出端O₁與另一者的第二輸出端O₂依次連接，剩余的兩個(gè)第一輸出端和第二輸出端形成功率單元100的第一端(如第一個(gè)功率變換電路110的第一輸出端O₁)和第二端(如最后第一個(gè)功率變換電路110-n的第二輸出端O₂)。具體而言，多個(gè)功率變換電路為n個(gè)功率變換電路，第1個(gè)功率變換電路110-1的第一輸出端O₁為功率單元100的第一端，第1個(gè)功率變換電路110-1的第二輸出端O₂與第2個(gè)功率變換電路110-2的第一輸出端O1連接，依次連接，直到第n-1個(gè)功率變換電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)功率變換電路110-n的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)功率變換電路110-n的第二輸出端O₂為功率單元100的第二端，其中n為大于1的自然數(shù)。

本地控制器120用以輸出多個(gè)控制信號(hào)(未示出)。

多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120耦接，用以接收所述多個(gè)控制信號(hào)，并根據(jù)所述多個(gè)控制信號(hào)分別輸出各個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體開關(guān)(如圖中的Q₁₁、Q₁₂、Q₁₃……Q_n4)的導(dǎo)通或關(guān)斷。

在圖4中，多個(gè)功率變換電路是都是相同的功率變換電路，且控制信號(hào)的數(shù)量與每個(gè)功率變換電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)的數(shù)量相同。多個(gè)功率變換電路中相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路130所接收的控制信號(hào)相同，使得多個(gè)功率變換電路中相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

也就是說，每個(gè)功率單元100包括多個(gè)相同的功率變換電路，每個(gè)功率變換電路相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)由相同的控制信號(hào)進(jìn)行控制，因此，每個(gè)功率單元100中各個(gè)功率變換電路110的功能是相同的。

其中圖4是以功率變換電路110-1…110-n為H橋電路作為示例來說明的，然而本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率變換電路110-1…110-n并不限于H橋電路。

另外，請(qǐng)參閱圖5，在某些實(shí)施方式中，功率單元100還包括輔助電源150。輔助電源150與本地控制器120連接，用以為本地控制器120供電。

由于每個(gè)功率單元100僅需配置一個(gè)輔助電源150，因此本實(shí)施方式的功率單元100所應(yīng)用的電力電子變換裝置所需要的輔助電源150較少，節(jié)約成本且簡化電路結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)電路130的數(shù)量與功率半導(dǎo)體開關(guān)的數(shù)量相同，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)(如圖中的Q₁₁、Q₁₂、Q₁₃……Q_n4)的導(dǎo)通和關(guān)斷。

也就是說，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130用于傳輸一個(gè)控制信號(hào)給特定的功率半導(dǎo)體開關(guān)以控制其導(dǎo)通和關(guān)斷。

在某些實(shí)施方式中，多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120直接電連接。

在某些實(shí)施方式中，多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120通過磁隔離器件連接。

在某些實(shí)施方式中，多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120通過光隔離器件連接。

采用磁隔離器件具有更可靠、高性能、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。采用光隔離器件具有信號(hào)單向傳輸、輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離、輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、無觸點(diǎn)、使用壽命長、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn)。

另外，請(qǐng)參閱圖6，在某些實(shí)施方式中，功率變換電路還包括母線電容C和電壓鉗位電路160，母線電容C的兩端并聯(lián)連接在橋臂111的兩端，且電壓鉗位電路160并聯(lián)連接于母線電容C的兩端。

在本實(shí)施方式中，母線電容C的兩端之間的直流母線電壓被電壓鉗位電路160鉗位在預(yù)定范圍內(nèi)。這里的預(yù)定范圍可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種工作電壓范圍，不再贅述。

由于在每個(gè)功率單元100中，相鄰的兩個(gè)功率變換電路的其中一者的第一輸出端與另一者的第二輸出端依次串聯(lián)連接，為避免出現(xiàn)不均壓的問題，可為每個(gè)功率變換電路的母線電容C的兩端設(shè)置電壓鉗位電路160，母線電容C與電壓鉗位電路160相并聯(lián)，并均并聯(lián)于橋臂111的兩端。如此一來，每個(gè)功率變換電路母線電容C的兩端之間的直流母線電壓就被鉗位在預(yù)定范圍內(nèi)，使得每個(gè)功率變換電路不會(huì)出現(xiàn)過壓情況，有利于保護(hù)功率半導(dǎo)體開關(guān)。

由于在本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100僅需為每個(gè)功率變換電路的母線電容C的兩端配置電壓鉗位電路160，而不需要為每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)配置電壓鉗位電路，因此可減少電壓鉗位電路的數(shù)量，減少成本和電路復(fù)雜度，提高系統(tǒng)可靠性。

為便于說明，假設(shè)在某些實(shí)施方式中，多個(gè)功率變換電路為n個(gè)功率變換電路，第1個(gè)功率變換電路的第一輸出端O₁為功率單元100的第一端，第1個(gè)功率變換電路的第二輸出端O₂與第2個(gè)功率變換電路的第一輸出端O₁連接，依次連接下去，直到第n-1個(gè)功率變換電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)功率變換電路的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)功率變換電路的第二輸出端O₂為功率單元100的第二端，其中n為大于1的自然數(shù)。通常n遠(yuǎn)大于1。

本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100所涉及的功率變換電路可采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以下以幾種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為可選實(shí)施方式進(jìn)行說明。然而，本實(shí)用新型并不局限于以下列舉的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參閱圖7，在某些實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換電路均為H橋電路，H橋電路包括至少一橋臂，至少一橋臂包括第一橋臂和第二橋臂，每個(gè)橋臂均包括上功率半導(dǎo)體開關(guān)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)。在本實(shí)施例中，以第1個(gè)功率變換電路110-1為例，該功率變換電路為H橋電路，包括橋臂111a和橋臂111b。橋臂111a包含上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂。橋臂111b包括上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄。其中，上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的連接點(diǎn)為H橋電路110-1的第一輸出端O₁。上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄的連接點(diǎn)為H橋電路110-1的第二輸出端O₂。

在本實(shí)施例中，本地控制器120輸出4個(gè)控制信號(hào)，每個(gè)H橋電路可以對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130，驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120耦接，且與上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和Q₁₃以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂和Q₁₄的控制端相連，用以接收本地控制器130輸出的4個(gè)控制信號(hào)，并對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行處理以產(chǎn)生4個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至H橋電路中上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和Q₁₃以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂和Q₁₄的控制端，用以驅(qū)動(dòng)上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和Q₁₃以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂和Q₁₄的導(dǎo)通或關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120可以直接電連接；也可以通過磁隔離器件進(jìn)行連接，例如變壓器；還可以通過光隔離器件連接，例如光耦或光纖等。

在本實(shí)施例中，本地控制器120輸出4個(gè)控制信號(hào)，每個(gè)H橋電路可以對(duì)應(yīng)于4個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路與本地控制器120耦接，且與H橋電路中的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制端一一對(duì)應(yīng)連接，亦即，驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)量與功率半導(dǎo)體開關(guān)的數(shù)量相同，用以接收一個(gè)控制信號(hào)，并對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行處理以產(chǎn)生每一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至對(duì)應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制端，用以驅(qū)動(dòng)該功率半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷。

在本實(shí)施例中，每個(gè)H橋電路的相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，例如，以H橋電路的橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)為例，具體而言第1個(gè)H橋電路的橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁，第2個(gè)H橋電路的橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₂₁，依次類推，直至第n個(gè)H橋電路的橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q_n1所對(duì)應(yīng)控制信號(hào)相同，使得上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、Q₂₁…Q_n1同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

請(qǐng)參閱圖8，在某些實(shí)施方式中，每個(gè)功率變換電路均為半橋電路，半橋電路包括橋臂111，橋臂111包括具有第一端和第二端的上功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂)，上功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二端與下功率半導(dǎo)體開關(guān)的第一端連接于連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)為半橋電路的第一輸出端O₁，下功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二端為半橋電路的第二輸出端O₂。在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)功率變換電路的其中一者的第一輸出端與其中另一者的第二輸出端依次連接，具體而言，第1個(gè)半橋電路的第一輸出端O₁為功率單元的第一端，第1個(gè)半橋電路的第二輸出端O₂與第2個(gè)半橋電路的第一輸出端O₁連接，依次連接下去，第n-1個(gè)半橋電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)半橋電路的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)半橋電路的第二輸出端O₂為功率單元的第二端。

在本實(shí)施例中，本地控制器120輸出2個(gè)控制信號(hào)(未示出)，每個(gè)控制信號(hào)用以控制對(duì)應(yīng)的橋臂的上功率半導(dǎo)體開關(guān)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)的其中一者，且每個(gè)半橋電路可以對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路130，驅(qū)動(dòng)電路130與本地控制器120耦接，且與上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的控制端相連，用以接收本地控制器130輸出的2個(gè)控制信號(hào)，并對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行處理以產(chǎn)生2個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至H橋電路中的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的控制端，用以控制上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁以及下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的導(dǎo)通或關(guān)斷。

在本實(shí)施例中，每個(gè)半橋電路的相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，例如，以半橋電路的上功率半導(dǎo)體開關(guān)為例，第1個(gè)半橋電路的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第2個(gè)半橋電路的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₂₁、依次類推直至第n個(gè)半橋電路的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q_n1所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，以至于上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、Q₂₁直至Q_n1同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

請(qǐng)參閱圖9，在某些實(shí)施方式中，功率變換電路為二極管鉗位三電平電路，二極管鉗位三電平電路包括至少一橋臂，至少一橋臂包括第一橋臂111a和第二橋臂111b。第一橋臂111a和第二橋臂111b均包括第一功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₅)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂、Q₁₆)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₃、Q₁₇)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₄、Q₁₈)。二極管鉗位三電平電路還包括第一母線電容C₁、第二母線電容C₂、第一開關(guān)D₁、第二開關(guān)D₂、第三開關(guān)D₃和第四開關(guān)D₄。其中第一母線電容C₁和第二母線電容C₂串聯(lián)連接后與第一橋臂111a和第二橋臂111b并聯(lián)連接。第一橋臂111a的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄串聯(lián)連接。第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃的連接點(diǎn)為第一輸出端O₁。第二橋臂111b的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₅、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₈串聯(lián)連接。第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇的連接點(diǎn)為第二輸出端O₂。第一開關(guān)D₁和第二開關(guān)D₂串聯(lián)后連接在第一橋臂111a的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的連接點(diǎn)和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄的連接點(diǎn)之間。第三開關(guān)D₃和第四開關(guān)D₄串聯(lián)后連接在第二橋臂111b的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇的連接點(diǎn)和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₈的連接點(diǎn)之間。第一開關(guān)D₁和第二開關(guān)D₂的連接點(diǎn)與第一母線電容C₁和第二母線電容C₂的連接點(diǎn)連接。第三開關(guān)D₃和第四開關(guān)D₄的連接點(diǎn)與第一母線電容C₁和第二母線電容C₂的連接點(diǎn)連接。在本實(shí)施例中，第一開關(guān)D₁和第二開關(guān)D₂為鉗位二極管，第一功率半導(dǎo)體開關(guān)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)為IGBT或者IGCT等。

在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)功率變換電路的其中一者的第一輸出端與其中另一者的第二輸出端依次連接，具體而言，第1個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一輸出端O₁為功率單元的第一端，第1個(gè)二極管鉗位三電平電路的第二輸出端O₂與第2個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一輸出端O₁連接，依次連接下去，第n-1個(gè)二極管鉗位三電平電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)二極管鉗位三電平電路的第二輸出端O₂為功率單元的第二端。

在本實(shí)施例中，本地控制器輸出8個(gè)控制信號(hào)，每個(gè)控制信號(hào)用以控制對(duì)應(yīng)的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₅)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂、Q₁₆)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₃、Q₁₇)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₄、Q₁₈)其中一者。每個(gè)二極管鉗位三電平電路的相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，例如，以二極管鉗位三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)為例，第1個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第2個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₂₁、依次類推直至第n個(gè)二極管鉗位三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q_n1所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，以至于第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、Q₂₁直至Q_n1同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

請(qǐng)參閱圖10，在某些實(shí)施方式中，功率變換電路110為飛跨電容三電平電路。飛跨電容三電平電路包括至少一橋臂，至少一橋臂包括第一橋臂111a和第二橋臂111b。第一橋臂111a和第二橋臂111b均包括第一功率半導(dǎo)體開關(guān)(Q₁₁、Q₁₅)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)(Q₁₂、Q₁₆)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)(Q₁₃、Q₁₇)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)(Q₁₄、Q₁₈)。飛跨電容三電平電路還包括第一母線電容C₁、第二母線電容C₂、第一電容C₃和第二電容C₄。其中第一母線電容C₁和第二母線電容C₂串聯(lián)連接后與第一橋臂111a和第二橋臂111b并聯(lián)連接。第一橋臂111a的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄串聯(lián)連接。第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃的連接點(diǎn)為第一輸出端O₁。第二橋臂111b的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₅、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₈串聯(lián)連接。第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆和第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇的連接點(diǎn)為第二輸出端O₂。第一電容C₃連接于第一橋臂111a的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的連接點(diǎn)與第一橋臂111a的第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₃和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₄的連接點(diǎn)之間。第二電容C₄連接于第二橋臂111b的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₅和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆的連接點(diǎn)與第二橋臂111b的第三功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₇和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₈的連接點(diǎn)之間。

在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)功率變換電路的其中一者的第一輸出端與其中另一者的第二輸出端依次連接，具體而言，第1個(gè)飛跨電容三電平電路的第一輸出端O₁為功率單元的第一端，第1個(gè)飛跨電容三電平電路的第二輸出端O₂與第2個(gè)飛跨電容三電平電路的第一輸出端O₁連接，依次連接下去，第n-1個(gè)飛跨電容三電平電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)飛跨電容三電平電路的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)飛跨電容三電平電路的第二輸出端O₂為功率單元的第二端。

在本實(shí)施例中，本地控制器輸出8個(gè)控制信號(hào)，每個(gè)控制信號(hào)用以控制對(duì)應(yīng)的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₅)、第二功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂、Q₁₆)、第三功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₃、Q₁₇)和第四功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₄、Q₁₈)其中一者。每個(gè)飛跨電容三電平電路的相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，例如，以飛跨電容三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)為例，第1個(gè)飛跨電容三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第2個(gè)飛跨電容三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₂₁、依次類推直至第n個(gè)飛跨電容三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q_n1所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，以至于第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、Q₂₁直至Q_n1同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

請(qǐng)參閱圖11，在某些實(shí)施方式中，功率變換電路110為中性點(diǎn)可控三電平電路。中性點(diǎn)可控三電平電路包括至少一橋臂，至少一橋臂包括第一橋臂111a和第二橋臂111b。第一橋臂111a和第二橋臂111b均包括上功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₅)和下功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂、Q₁₆)。中性點(diǎn)可控三電平電路還包括第一母線電容C₁、第二母線電容C₂，第一開關(guān)組(如Q₁₃、Q₁₄)和第二開關(guān)組(如Q₁₇、Q₁₈)。其中第一母線電容C₁和第二母線電容C₂串聯(lián)連接后與第一橋臂111a和第二橋臂111b并聯(lián)連接。第一橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的連接點(diǎn)為第一輸出端O₁。第二橋臂111b的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₅和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆的連接點(diǎn)為第二輸出端O₂。第一開關(guān)組(如Q₁₃、Q₁₄)連接在第一橋臂111a的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₂的連接點(diǎn)與第一母線電容C₁和第二母線電容C₂的連接點(diǎn)之間。第二開關(guān)組(如Q₁₇、Q₁₈)連接在第二橋臂111b的上功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₅和下功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₆的連接點(diǎn)與第一母線電容C₁和第二母線電容C₂的連接點(diǎn)之間。在本實(shí)施例中，第一開關(guān)組為由兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)而成，其中，該兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)為雙向可控開關(guān)。

在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)功率變換電路的其中一者的第一輸出端與其中另一者的第二輸出端依次連接，具體而言，第1個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一輸出端O₁為功率單元的第一端，第1個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第二輸出端O₂與第2個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一輸出端O₁連接，依次連接下去，第n-1個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第二輸出端O₂與第n個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一輸出端O₁連接，第n個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第二輸出端O₂為功率單元的第二端。

在本實(shí)施例中，本地控制器輸出8個(gè)控制信號(hào)，每個(gè)控制信號(hào)用以控制對(duì)應(yīng)的上功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₁、Q₁₅)、下功率半導(dǎo)體開關(guān)(如Q₁₂、Q₁₆)、第一開關(guān)組(如Q₁₃、Q₁₄)和第二開關(guān)組(如Q₁₇、Q₁₈)其中一者。每個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的相同位置的功率半導(dǎo)體開關(guān)所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，例如，以中性點(diǎn)可控三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)為例，第1個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、第2個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₂₁、依次類推直至第n個(gè)中性點(diǎn)可控三電平電路的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q_n1所對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)相同，以至于第一功率半導(dǎo)體開關(guān)Q₁₁、Q₂₁直至Q_n1同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)關(guān)斷。

請(qǐng)參閱圖12，本實(shí)用新型還提供一種電力電子變換裝置500，其可包括：

主控制器300，用以輸出主控制信號(hào)；以及至少一個(gè)根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100。

本地控制器120與主控制器300耦接，用于接收并根據(jù)主控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。

在某些實(shí)施方式中，至少一功率單元100為多個(gè)，相鄰兩個(gè)功率單元100的其中一者的第二端與相鄰兩個(gè)功率單元100的其中另一者的第一端依次連接，且每個(gè)功率單元100的本地控制器120與主控制器300耦接。

在某些實(shí)施方式中，本地控制器120與主控制器300通過光纖310連接；或者本地控制器120與主控制器300直接電性連接。

現(xiàn)有技術(shù)的第一種方案中相當(dāng)于每個(gè)功率單元100僅包括一個(gè)功率變換電路110，由于每個(gè)功率單元100對(duì)應(yīng)一套光纖、輔助電源150及控制板等，且功率變換電路較多。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)的第一種方案，本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100包括多個(gè)功率變換電路110，可分擔(dān)更高的電壓，因此，功率單元100的數(shù)量也會(huì)較少，從而減少了光纖、輔助電源150及本地控制器120等的數(shù)量，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提升了系統(tǒng)可靠性。

現(xiàn)有技術(shù)的第二種方案是采用高壓功率器件從而減少級(jí)聯(lián)的功率單元100的數(shù)量，而高壓功率器件成本較高。本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100可采用低壓功率器件同樣實(shí)現(xiàn)減少功率單元100數(shù)量的目的，且相較于現(xiàn)有技術(shù)的第二種方案，本實(shí)用新型節(jié)約了成本。

現(xiàn)有技術(shù)的第三種方案是將多個(gè)相同的功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接以等效為高壓功率器件，這樣為防止不均壓，需為每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)配置電壓鉗位電路。而本實(shí)用新型實(shí)施方式的功率單元100僅需為每個(gè)功率變換電路110配置電壓鉗位電路即可，從而可減少電壓鉗位電路的數(shù)量，減少成本，提高系統(tǒng)可靠性。

以上具體地示出和描述了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式。應(yīng)可理解的是，本實(shí)用新型不限于這里描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式或?qū)崿F(xiàn)方法；相反，本實(shí)用新型意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。