7]諸如圖8中所示，靈活的模塊化方法能夠用于堆疊轉換器，使得整流器級112的輸出串聯連接以用于高壓應用。另外，在每個轉換器的電流之間應用相移提供較低的輸出紋波，并且從而提供較小的dc鏈路濾波器要求。圖8示出按照一個實施例的示范性1MW、3個單元堆疊的功率電子系統110。電阻器負載RL現在由dc/ac逆變器(H-橋)級114替換。
[0038]圖9示出按照一個實施例的配置成對多相AC/DC負載120配電的多個模塊化功率電子模塊22。配電系統120可包括在不同電壓電平操作的η相AC負載122、124、128和DC負載126。每個功率電子模塊22能夠生成單相ac/dc電壓波形。因此，如在圖9中所示，通過在輸入側串聯連接多個模塊，能夠生成η相輸出波形。能夠從圖9中觀察到，各種單相、η相ac或dc負載能夠通過在輸入側簡單串聯連接多個模塊22而被驅動。
[0039]本文描述的原理能夠擴展到每相位的應用。如果能夠假設，例如，來自每個模塊的輸出電壓的幅度是I個每單位(P.u.)，并且由于輸出端被隔離(由在圖4中描繪的諧振電路拓撲中使用的中/高頻變壓器提供)，所以如圖10中所示，η個模塊40的輸出能夠串聯連接以生成每輸出相位的η個每單位電壓。圖10示出按照一個實施例的使用多個模塊化功率電子模塊22的可縮放電壓功率電子系統130。
[0040]現在繼續(xù)參考圖2，對于具體化系統20的輸入是dc電流源21。輸出是可調節(jié)幅度和頻率的η相電壓波形。但是，遵從對偶原理，對于系統20的輸入能夠是η相電壓源，并且輸出能夠是恒定dc電流負載。如圖11中所示，在電網側(發(fā)送端)使用雙功率電子拓撲，以將三相60Hz電網電壓轉換為恒定dc電流。一旦實現到dc電流的轉換，則將本文所述的原理應用在高壓DC(HVDC)功率輸配電(T/D)系統的接收端來驅動多相ac dc負載。圖11示出按照一個實施例的使用多個模塊化功率電子模塊22的基于電流鏈路的HVDC功率輸配電系統140。
[0041]如在圖12中所示，功率電子模塊的串聯連接的模塊化結構提供利用快速旁路開關150將任何故障的模塊進行旁路的能力，而剩余模塊保持操作，因此，根據一個實施例增加系統的可靠性和可用性。
[0042]在如圖12中所示的多個模塊串聯連接的HVDC輸電應用中，能夠通過將模塊加入或旁路來控制總DC輸電電壓，而在固定負載條件下操作每個模塊。
[0043]在如圖13中所示的另一個實施例中，每個包含與AC/DC或DC/AC折疊/非折疊轉換器背靠背連接的DC/DC電流到電壓折疊/非折疊轉換器的多個功率電子模塊配置成實現高壓AC/DC或DC/AC功率轉換系統160。整流器/逆變器162有利地僅要求小緩沖電容器164，使得dc鏈路電壓166是經整流的正弦曲線波形。應注意，緩沖電容器不用于解決諸如一般與dc鏈路電容器關聯的不平衡能量，所述dc鏈路電容器通常在DC/DC轉換器和DC/AC轉換器之間存儲瞬時不平衡能量。與dc鏈路電容器相比，緩沖電容器更小，因為它是用來保護器件免受開關過壓而不是用于不平衡能量。
[0044]雖然本文僅描述和示出本發(fā)明的某些特征，但是本領域技術人員將想到許多修改和變化。因此，要理解，所附權利要求意圖覆蓋落在本發(fā)明的實質精神內的所有這樣的修改和變化。
【主權項】
1.一種電子功率系統，包括: 多個基本相同的功率電子模塊，其中每個功率電子模塊包括: 單相DC/AC逆變器，包括輸出側；以及 中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器，包括輸入側，所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器驅動所述單相DC/AC逆變器，其中，每個DC/DC轉換器及其對應的DC/AC逆變器背靠背連接，共享共同的DC鏈路，并且另外其中，所述多個功率電子模塊在所述輸入側串聯地并且在所述輸出側并聯或串/并聯地堆疊在一起。
2.根據權利要求1所述的電子功率系統，還包括向所述輸入側饋電的DC電流源。
3.根據權利要求1所述的電子功率系統，其中所述輸出側包括η相DC電壓輸出側或AC電壓輸出側。
4.根據權利要求1所述的電子功率系統，還包括中/高頻變壓器，所述中/高頻變壓器配置成在所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器中提供DC/DC隔離。
5.根據權利要求1所述的電子功率系統，其中所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器包括軟開關基于諧振的DC/DC轉換器。
6.根據權利要求5所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以調諧所述基于諧振的DC/DC轉換器的開關頻率。
7.根據權利要求5所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以控制所述并聯的基于諧振的DC/DC轉換器的脈沖寬度和開關頻率。
8.根據權利要求5所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以交錯所述多個基本相同的功率電子模塊的輸入和輸出兩者以及輸出、輸入的至少一個。
9.一種電子功率系統，包括: 多個基本相同的功率電子模塊，其中每個功率電子模塊包括: 單相DC/AC逆變器，包括輸出側；以及 中/高頻變壓器隔離的電流到電壓轉換器，包括輸入側，所述中/高頻變壓器隔離的電流到電壓轉換器驅動所述單相DC/AC逆變器，其中，所述多個基本相同的功率電子模塊在所述輸入側串聯地并且在所述輸出側并聯或串/并聯地堆疊在一起，以提供可縮放的輸出電壓。
10.根據權利要求9所述的電子功率系統，還包括向所述輸入側饋電的DC電流源。
11.根據權利要求9所述的電子功率系統，其中所述輸出側包括η相DC電壓輸出側或AC電壓輸出側。
12.根據權利要求9所述的電子功率系統，其中所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器包括軟開關基于諧振的DC/DC轉換器。
13.根據權利要求12所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以調諧所述基于諧振的DC/DC轉換器的開關頻率。
14.根據權利要求12所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以控制所述并聯的基于諧振的DC/DC轉換器的脈沖寬度和開關頻率。
15.根據權利要求12所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以交錯所述多個基本相同的功率電子模塊的輸入和輸出兩者以及輸出、輸入的至少一個。
16.—種電子功率系統，包括: 多個基本相同的功率電子模塊，其中每個功率電子模塊包括: DC/AC逆變器，包括輸出側；以及 基于中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器，包括輸入側、中間輸出側和具有中/高頻隔離的軟開關的基于諧振的DC/DC電流到電壓轉換器的多個基本相同的DC/DC電流到電壓子模塊，其中，具有其自身輸入側和輸出側的每個子模塊在所述輸入側串聯連接以形成DC/DC電流到電壓轉換器的所述輸入側，并且在所述輸出側并聯連接以形成DC/DC電流到電壓轉換器的所述中間輸出側，其中，DC/DC轉換器的所述中間輸出側驅動所述DC/AC逆變器，并且另外其中，所述DC/DC轉換器的每個中間輸出側及其對應的DC/AC逆變器背靠背連接，共享共同的DC鏈路，并且另外其中，所述多個功率電子模塊在所述輸入側串聯地并且在所述輸出側并聯或串/并聯地堆疊在一起。
17.根據權利要求16所述的電子功率系統，還包括向所述輸入側饋電的DC電流源。
18.根據權利要求16所述的電子功率系統，其中所述輸出側包括η相DC電壓輸出側或AC電壓輸出側。
19.根據權利要求16所述的電子功率系統，還包括中/高頻變壓器，所述中/高頻變壓器配置成在所述中/高頻隔離的基于諧振的DC/DC電流到電壓轉換器中提供DC/DC隔離。
20.根據權利要求16所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以調諧所述并聯的基于諧振的DC/DC電流到電壓轉換器的開關頻率。
21.根據權利要求16所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以控制所述并聯的基于諧振的DC/DC電流到電壓轉換器的脈沖寬度和開關頻率。
22.根據權利要求16所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以交錯所述DC/DC轉換器內的子模塊，以及所述多個基本相同的功率電子模塊的輸入和輸出兩者以及輸出、輸入的至少一個。
23.—種電子功率系統，包括: 多個基本相同的功率電子模塊，其中每個功率電子模塊包括: 單相DC/AC折疊/非折疊逆變器，包括輸出側；和 中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器，包括輸入側，所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器驅動所述單相DC/AC折疊/非折疊逆變器，其中，每個DC/DC轉換器及其對應的DC/AC逆變器背靠背連接，共享共同的脈動DC鏈路，在所述DC鏈路中要求緩沖電容器，并且另外其中，所述多個功率電子模塊在所述輸入側串聯地并且在所述輸出側并聯或串/并聯地堆萱在一起。
24.根據權利要求23所述的電子功率系統，還包括向所述輸入側饋電的DC電流源。
25.根據權利要求23所述的電子功率系統，其中所述輸出側包括η相DC電壓輸出側或AC電壓輸出側。
26.根據權利要求23所述的電子功率系統，還包括中/高頻變壓器，所述中/高頻變壓器配置成在所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器中提供DC/DC隔離。
27.根據權利要求23所述的電子功率系統，其中所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器包括軟開關基于諧振的DC/DC轉換器。
28.根據權利要求27所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以調諧所述基于諧振的DC/DC轉換器的開關頻率。
29.根據權利要求27所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以控制所述并聯的基于諧振的DC/DC轉換器的脈沖寬度和開關頻率。
30.根據權利要求27所述的電子功率系統，還包括控制器，編程所述控制器以交錯所述多個基本相同的功率電子模塊的輸入和輸出兩者以及輸出、輸入的至少一個。
【專利摘要】一種電子功率系統包括多個基本相同的功率電子模塊。每個功率電子模塊包括具有輸出側的單相DC/AC逆變器。每個功率電子模塊還包括具有輸入側的中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器。所述中/高頻隔離的DC/DC電流到電壓轉換器驅動所述單相DC/AC逆變器。每個DC/DC逆變器和其對應的DC/AC逆變器背靠背連接，共享共同的DC鏈路。多個功率電子模塊在輸入側串聯地并且在輸出側并聯或串/并聯地堆疊在一起。
【IPC分類】H02M7-48, H02J3-36, H02M7-49
【公開號】CN104584412
【申請?zhí)枴緾N201380033645
【發(fā)明人】R·K·古普塔, R·N·拉朱, R·達塔, M·阿加米
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年6月10日
【公告號】CA2877275A1, EP2865085A1, US20130343089, WO2014004065A1