專利名稱：：功率電子電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及功率電子學(xué)領(lǐng)域。它是基于第一項(xiàng)權(quán)利要求的總構(gòu)思而設(shè)計的一種功率電子電路裝置。在文章“換流器技術(shù)中的現(xiàn)代功率半導(dǎo)體”，電工雜志(etz)114卷(1993)21期中描述了這樣一種電路裝置，文章作者是偉·薄妥令(W.Boesterling)，哈·路德維希(H.Ludwig)，吉·舒爾茲(G.Schulze)和莫·查爾恩(M.Tscharn)。特別是在動力
技術(shù)領(lǐng)域：
，這些功率電子電路裝置的目的在于，產(chǎn)生盡可能近似正弦的可變頻的電壓波形。例如，為此目的提出的一種解決方法是根據(jù)換流器原理，由AC電網(wǎng)形成直流電壓，再借助于逆變器由直流電壓產(chǎn)生一種交流電壓，例如可變頻的交流電壓。該交流電壓通常是由脈沖寬度調(diào)制的直流電壓產(chǎn)生的。二點(diǎn)式逆變器的方案產(chǎn)生于，假定交流電壓僅有兩種狀態(tài)，即分別為正或負(fù)電壓，同理三點(diǎn)式逆變器的方案來源于，假定交流電壓有三種狀態(tài)，即正電壓，負(fù)電壓以及0V。交流電壓也可用三點(diǎn)式逆變器產(chǎn)生，通過三個電壓等級，逐級地逼近正弦波形。然而，這種解決方法只能產(chǎn)生近似于正弦波形的輸出電壓，很不準(zhǔn)確并存在諧波的困擾，這對于逐漸增長的電網(wǎng)的純凈要求來說是特別成問題的。本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種功率電子電路裝置，利用它得到改善的正弦近似。借助第一項(xiàng)權(quán)利要求的特征，采用引言中描述的那種形式的功率電子電路裝置來實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)任務(wù)。本發(fā)明的核心在于，提供了第二級換流器，它在第一級換流器的一個或每一個負(fù)載端連接，再同負(fù)載串接，換句話說正的級間電路電壓+Uzk2或負(fù)的緣間電路電壓-Uzk2，或必要時0V，之中至少可選擇一個加到由第一級換流器加在其負(fù)載端上的電壓上。因此，用本發(fā)明電路裝置，可以得到比現(xiàn)有技術(shù)更細(xì)的分級，因而波形更接近正弦。第一級換流器可以采用二點(diǎn)式逆變器或三點(diǎn)式逆變器的形式。第一級換流器最好也采用多相結(jié)構(gòu)，并且對于每一相有一個第二級換流器與負(fù)載端連接，并串接在負(fù)載前面。第二級換流器最好采用有兩個橋臂的橋式電路結(jié)構(gòu)。第一個橋臂接到第一級換流器的負(fù)載端，并按二點(diǎn)式逆變器的形式制造。第二個橋臂經(jīng)過直流電壓級間電路接到第一個橋臂并按二點(diǎn)式或三點(diǎn)式逆變器的形式制造。第二個橋臂的負(fù)載端再接到負(fù)載上。此外，可以在負(fù)載與第二個橋臂的負(fù)載端之間安裝一個濾波器。在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中給出另一些實(shí)施例。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使用比現(xiàn)有技術(shù)更多的電壓分級，從而得到改善的近似正弦波形以及與之相關(guān)聯(lián)的所有優(yōu)點(diǎn)。下面利用附圖結(jié)合幾個具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些附圖是圖1本發(fā)明電路裝置的電路圖；圖2第二級換流器的另一方案；圖3圖1電路可能的輸出電壓時間曲線；圖4根據(jù)圖2具有第二換流器的電路可能的輸出電壓時間曲線；圖5進(jìn)一步改善了的正弦近似輸出電壓的片段。附圖中使用的參考號碼及其含義歸納在標(biāo)號表中。原則上圖中的相同部分，號碼也相同。圖1示出了本發(fā)明電路裝置的電路圖。1表示第一級換流器，它通過第一級整流器2和第一級直流電壓級間電路3接到供電網(wǎng)4。第一級直流電壓級間電路3的電壓為Uzk1。在此實(shí)施例中，換流器1設(shè)計成三相三點(diǎn)式逆變器。它的各相接到第一級直流電壓級間電路3，后者由供電網(wǎng)4通過第一級整流器2供電。第二級換流器6接至第一級換流器1的負(fù)載端5。圖1實(shí)施例中，第二級換流器6包括具有第一和第二橋端9和10的兩個橋臂。第一橋端9接至第一級換流器1的相關(guān)負(fù)載端5，而第二橋端10通過在需要時插入的濾波器11接到負(fù)載8的各端，此負(fù)載例如是一個三相電動機(jī)。第二級直流電壓級間電路7放在第二級換流器6的橋臂之間，其電壓為Uzk2。第二級直流電壓級間電路由第二級整流器12供電的電容器組成。圖1電路裝置的功能如下正的級間電路電壓+Uzk1，或負(fù)的-Uzk1，或0V中的一個，通過對第一級換流器1的半導(dǎo)體開關(guān)適當(dāng)?shù)?、假定為已知的控制，接至?fù)載端5。借助對第二級換流器6的半導(dǎo)體開關(guān)適當(dāng)?shù)?、也假定為已知的控制，該電壓與正的第二級級間電路電壓+Uzk2，0V或是負(fù)的級間電路電壓-Uzk2相加。若規(guī)定第一級間電路3的電壓為2.7kV，第二級間電路7為900V為例，如圖3示出的近似正弦的電壓曲線就可以通過第一和第二級換流器適當(dāng)?shù)目刂苼懋a(chǎn)生。為此目的，換流器1和6按以下值控制</tables>第二級換流器2比第一級以更高的頻率工作。第二級換流器6的第二橋臂10還可以按三點(diǎn)式逆變器的橋臂形式來構(gòu)成(圖2)。在該圖中示出了一個特別推薦的實(shí)施結(jié)構(gòu)，它可使負(fù)載8沒有電能流向供電網(wǎng)方向，而且結(jié)構(gòu)簡單。這個實(shí)施例允許比圖1的電路更細(xì)的分級，這是由于有可能僅僅將正或負(fù)的第二級間電路電壓Uzk2的一半加到第一級的Uzk1上。為此，第二級間電路電壓Uzk2可以是，譬如2×700V＝1400V，而第一級可以是2.1KV。在這種情況下，換流器可以按以下值控制(與圖4比較)第一換流器第二換流器產(chǎn)生的電壓2.1kV1.4kV3.5kV2.1kV700V2.8kV2.1kV0V2.1kV2.1kV或0V-700V*1.4kV1.4kV0V700V700V0V0V0V0V-700V-700V0V或-2.1kV-1.4kV700V*-1.4kV-2.1kV0V-2.1kV-2.1kV-700V-2.8kV-2.1kV-1.4kV-3.5kV</table></tables>為了避免任何能量由換流器1反饋到換流器6，或是其級間電路7，不要選擇用*標(biāo)出的可能數(shù)值。否則在整個時間進(jìn)程中第二級間電路7的電容器上的電壓將呈不允許的高值。進(jìn)一步改善正弦波形的近似還可以通過對第二級換流器6的開關(guān)發(fā)出中間節(jié)拍來實(shí)現(xiàn)(圖5)。還可以想象對第一級和/或第二級換流器的中間節(jié)拍。第二級間電路7可以只由一相交流電通過橋式整流器或是由三相交流電通過三相橋式整流器來供電。第一種方案的優(yōu)點(diǎn)在于可以節(jié)省變壓器13的若干繞組。作為本發(fā)明電路裝置的另一種方案，可以使用橋式換流器代替整流器12。其結(jié)果是，第二級換流器6具有反饋能力，而且可以四象限工作。進(jìn)一步，如果整流器2設(shè)計相宜的話，就可以得到一個包括具有全反饋能力的換流器電路裝置。因而，一方面在上列表中用*標(biāo)出的狀態(tài)也可以選擇使用。而另一方面，還可以按這樣一種方式控制橋式換流器12，使它通過變壓器13吸收供電網(wǎng)4中的電抗電流以及/或是諧波電流。這就能將整流器2產(chǎn)生的諧波極大地抵消。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是裝備廉價有效的整流器，例如在6脈沖電路中的二極管就可以用作整流器2?？偠灾?，本發(fā)明提供了一種功率電子電路裝置，利用它可改善波形的正弦近似。標(biāo)號表1第一級換流器2第一級整流器3第一級直流電壓級間電路4供電網(wǎng)5第一級換流器的負(fù)載端6第二級換流器7第二級直流電壓級間電路8負(fù)載9第一橋端10第二橋端11濾波器12第二級整流器13變壓器權(quán)利要求1.功率電子電路裝置包括一個第一級換流器(1)，該換流器經(jīng)具有第一級間電路電壓Uzk1的第一級直流電壓級間電路(3)，和經(jīng)第一級整流器(2)連接到供電網(wǎng)(4)，并且它至少有一個負(fù)載端(5)，其中可選擇地將正的第一級間電路電壓+Uzk1或是負(fù)的-Uzk1，或如果需要0V，轉(zhuǎn)接到一個或每一個負(fù)載端(5)；其特征在于，至少備有一個第二級換流器(6)，該換流器包含一個電壓為第二級間電路電壓Uzk2的第二級直流電壓級間電路(7)，該換流器接到第一級換流器(1)的一個或每一個負(fù)載端(5)，并如此串聯(lián)至負(fù)載(8)的前面，使正的第二級間電路電壓+Uzk2，或負(fù)的第二級間電路電壓-Uzk2，或如果需要0V，之中至少選擇一個加到由第一級換流器加在其負(fù)載端(5)上的電壓上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路裝置，其特征在于，第一級換流器(1)包括一個三相二點(diǎn)式逆變器和三個負(fù)載端(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路裝置，其特征在于，第一級換流器(1)包括一個三相三點(diǎn)式逆變器和三個負(fù)載端(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述電路裝置，其特征在于，一個或每一個第二級換流器(6)包括一個橋式電路，它由一個第二級整流器(12)供電并有第一和第二橋臂及與其相應(yīng)的第一和第二橋端(9和10)，其中第一橋端(9)接到第一級換流器的負(fù)載端(5)和第二橋端(10)接到負(fù)載(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電路裝置，其特征在于，第一橋臂和第二橋臂按二點(diǎn)式逆變器形式構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述電路裝置，其特征在于，第一橋臂按二點(diǎn)式逆變器形式構(gòu)成和第二橋臂按三點(diǎn)式逆變器形式構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求3，4，5或6所述電路裝置，其特征在于，第二橋端(10)通過濾波器(11)接至第一級換流器(1)三點(diǎn)式逆變器的電位上的中點(diǎn)。8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述電路裝置，其特征在于，第二級整流器(12)經(jīng)變壓器(13)接至供電網(wǎng)(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述電路裝置，其特征在于，第二級換流器(6)按脈沖寬度調(diào)制方式工作。10.根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述電路裝置，其特征在于，第一級整流器(2)和第二級整流器(12)按橋式換流器的形式構(gòu)成，且其中如此控制第二級整流器(12)，使抵消掉供電網(wǎng)(4)中的諧波。全文摘要本發(fā)明提供一種功率電子電路裝置,它包括一個第一級換流器。第二級換流器接在第一級換流器負(fù)載端和負(fù)載之間。第一級和第二級換流器的直流電壓級間電路的正的或負(fù)的電壓可通過對換流器的適當(dāng)控制來疊加。因此,這就實(shí)現(xiàn)了較細(xì)的電壓分級,因此改善后產(chǎn)生的輸出電壓更接近正弦波形。文檔編號H02M7/48GK1173763SQ9711056公開日1998年2月18日申請日期1997年4月18日優(yōu)先權(quán)日1996年4月20日發(fā)明者H·格呂寧申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司