包括低功率開關(guān)和用來控制開關(guān)以生成具有參考值和至少兩個控制值的脈沖的設(shè)備的高 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例涉及一種用來將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)，包括：至少兩個輸入端子和兩個輸出端子；換向構(gòu)件(16)，其安置于輸入端子與輸出端子之間并且適合于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓；以及，設(shè)備(24)，其用來控制換向構(gòu)件，控制設(shè)備(24)包括用來控制相應(yīng)換向構(gòu)件(16)的單元(34)和管理并且供應(yīng)控制單元(34)的構(gòu)件(36)，管理和供應(yīng)構(gòu)件通過同時傳輸控制信號和電能的鏈路(38)連接到控制單元。管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)包括：用來生成具有至少兩個不同控制間隔的脈沖的裝置，脈沖在第二控制間隔期間具有基本上恒定的值并且不同于與無控制命令相對應(yīng)的參考值，脈沖值在一個控制間隔不同于另一個控制間隔并且脈沖在第一控制間隔期間具有嚴(yán)格地高于第二控制間隔期間的值。
【專利說明】包括低功率開關(guān)和用來控制開關(guān)以生成具有參考值和至少兩個控制值的脈沖的設(shè)備的高功率轉(zhuǎn)換器
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種用來將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)，為包括下列的類型:
[0002]-至少兩個輸入端子和兩個輸出端子，
[0003]-換向(commutation)構(gòu)件,其安置于輸入端子與輸出端子之間并且適合于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓；以及
[0004]-用來控制換向構(gòu)件的設(shè)備，所述控制設(shè)備包括用來控制相應(yīng)換向構(gòu)件的單元和管理并且供應(yīng)控制單元的構(gòu)件，管理和供應(yīng)構(gòu)件通過同時傳輸控制信號和電能的鏈路連接到控制單元。
[0005]本發(fā)明特別地適用于具有高電功率諸如大于IMW的功率的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0006]前述類型的電壓轉(zhuǎn)換器是已知的。轉(zhuǎn)換器為三相電壓逆變器，其包括兩個直流輸入電壓端子和用于三相輸出電壓中每一相的一個輸出端子。三相逆變器具有用于每一相的兩個換向路徑。每個換向路徑連接于相對應(yīng)輸出端子與一個相應(yīng)輸入端子之間，并且包括換向構(gòu)件。換向構(gòu)件受到控制設(shè)備控制并且適合于將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓。轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括例如可控制的電子開關(guān)。
[0007]該控制設(shè)備還包括:用來控制換向構(gòu)件的單元；以及，用來管理和供應(yīng)相應(yīng)控制單元的構(gòu)件。管理和供應(yīng)構(gòu)件通過同時傳輸相對應(yīng)控制信號和相關(guān)聯(lián)電能的鏈路連接到控制單元。因此能量與控制信號同時轉(zhuǎn)移，這使得能在管理和供應(yīng)構(gòu)件與相應(yīng)控制單元之間具有單個鏈路。
[0008]但是，用來在管理構(gòu)件與控制單元之間形成電流的時間相對較長并且根據(jù)連接到管理和供應(yīng)構(gòu)件的控制單元的數(shù)量而增加。因此這樣的電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的換向相對較為緩慢，這限制了轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的換向頻率。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種換向系統(tǒng)，其能加速換向構(gòu)件換向，以便增加所述換向構(gòu)件的換向頻率，并且也縮短在換向構(gòu)件換向之間的任何滯后時間。
[0010]為此，本發(fā)明的目的在于提供一種前述類型的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于管理和供應(yīng)構(gòu)件包括生成具有至少兩個不同控制間隔的脈沖的裝置，脈沖在第二控制間隔期間具有基本上恒定的值并且不同于與無控制相對應(yīng)的參考值，脈沖值在一個控制間隔不同于另一個控制間隔并且脈沖在第一控制間隔期間具有嚴(yán)格高于第二控制間隔期間的值。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其它有利方面，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括以下特征中的一個或多個，獨(dú)立地或者以其技術(shù)上可能的組合中的任何組合:
[0012]-相同脈沖的控制間隔一個接一個是連續(xù)的，
[0013]-該系統(tǒng)包括至少一組串聯(lián)連接的換向構(gòu)件，該組或每個組在一個輸出端子與一個相對應(yīng)的輸入端子之間連接，一個相應(yīng)控制單元與每個換向構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，并且設(shè)有僅一個管理和供應(yīng)構(gòu)件用于同一組換向構(gòu)件的控制單元，其適合于管理該組的換向構(gòu)件的多個控制單元，
[0014]-控制設(shè)備還包括布置于每個控制單元與管理和供應(yīng)構(gòu)件之間的電隔離裝置，
[0015]-電隔離裝置包括，對于每一組換向構(gòu)件，多個次級繞組，多個磁路和單個初級繞組，每個次級繞組電連接到相應(yīng)控制單元的輸入并且圍繞相應(yīng)磁路纏繞，單個初級繞組圍繞回路中每一個纏繞并且電連接到單個管理和供應(yīng)構(gòu)件的輸出，
[0016]-單個初級繞組包括穿過相應(yīng)磁路中每一個的單匝，
[0017]-脈沖包括第一控制間隔和第二控制間隔，脈沖在第一間隔期間的值大于第二間隔期間的值至少二倍，
[0018]-第一控制間隔的持續(xù)時間在50ns與200ns之間，并且優(yōu)選地等于100ns，
[0019]-脈沖在第二間隔期間的值U2由以下等式示出:
[0020]U2 = (N X Uc)/M,
[0021]其中N表示相應(yīng)組的換向構(gòu)件的數(shù)量，N為大于或等于2的整數(shù)，
[0022]Uc為相應(yīng)控制單元的輸入電壓；以及
[0023]M表示相應(yīng)次級繞組的匝數(shù)，
[0024]-每個控制單元包括并聯(lián)連接的第一路徑和第二路徑，每個路徑包括串聯(lián)連接的晶體管和二極管，第二路徑的晶體管與第一路徑的晶體管互補(bǔ)，并且第二路徑的二極管相對于第一路徑的二極管相反地連接；以及
[0025]-用于生成脈沖的裝置包括用來發(fā)出脈沖的輸出端子和連接到輸出端子的第一路徑和第二路徑，每個路徑包括:晶體管，其連接于參考點(diǎn)與輸出端子之間；電阻器，其連接于參考點(diǎn)與第一電位之間；二極管，其連接于參考點(diǎn)與第二電位之間；以及，電容器，其連接于參考點(diǎn)與電接地之間，第二路徑的晶體管與第一路徑的晶體管互補(bǔ)，第二路徑的二極管相對于第一路徑的二極管相反地連接。
[0026]參考附圖，從僅以舉例說明的方式給出的下文的描述，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)將顯然，在附圖中:
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖，其包括適合于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓的六個換向構(gòu)件，
[0028]圖2為一組換向構(gòu)件和換向構(gòu)件的控制設(shè)備的電氣圖，控制設(shè)備包括用于每個相應(yīng)換向構(gòu)件的控制單元和用于控制單元的管理和供應(yīng)構(gòu)件，
[0029]圖3為圖2的控制單元的電氣圖，
[0030]圖4為圖2的管理和供應(yīng)構(gòu)件的電氣圖；以及
[0031]圖5為一組曲線，其一方面表示了由管理和供應(yīng)構(gòu)件向控制單元生成的電壓脈沖并且另一方面表示在管理構(gòu)件與控制單元之間的鏈路中流通的電流。
[0032]本發(fā)明有關(guān)于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)10，其包括至少兩個輸入端子12和至少兩個輸出端子14。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10包括換向(commutation)構(gòu)件16,換向構(gòu)件16安置于輸入端子12與輸出端子14之間并且適合于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓。
[0033]轉(zhuǎn)換系統(tǒng)適合于允許流通高電功率(例如大于1MW)。
[0034]在圖1的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10為電壓逆變器，其適合于轉(zhuǎn)換在兩個輸入端子12之間接收的直流輸入電壓和在輸出端子14中每一個處發(fā)出的交流輸出電壓。
[0035]電壓逆變器10包括用于交流輸出電壓中每一相的兩個換向路徑18，每個換向路徑18連接于相對應(yīng)輸出端子14與相應(yīng)輸入端子12之間，并且包括換向構(gòu)件16。
[0036]電壓逆變器包括與每個換向構(gòu)件16反并聯(lián)連接的二極管22和控制換向構(gòu)件的裝置24。[0037]在圖1的實(shí)施例中，電壓逆變器10為三相逆變器，并且包括三個輸出端子14和六個換向路徑18，即用于三相輸出電壓中每一相的一個輸出端子和兩個換向路徑。
[0038]在圖2中看出，換向構(gòu)件16包括至少兩個并聯(lián)連接的臂26、共用控制端子28、第一共用導(dǎo)電端子30和第二共用導(dǎo)電端子32。
[0039]在圖2的實(shí)施例中，換向構(gòu)件16包括三個并聯(lián)連接的臂26。
[0040]在圖1和圖2的實(shí)施例中，換向構(gòu)件16中每一個包括至少兩個并聯(lián)連接的臂26，優(yōu)選地，包括三個并聯(lián)連接的臂26。
[0041]此外，每個換向構(gòu)件16包括并聯(lián)到臂26的一個額外臂27。
[0042]在圖2中看出，控制設(shè)備24包括用于控制每個相應(yīng)換向構(gòu)件16的單元34和用來管理和供應(yīng)控制單元34的構(gòu)件36，管理和供應(yīng)構(gòu)件36通過用于同時傳輸控制信號和電能的鏈路38連接到控制單元或每個控制單元34。
[0043]此外，控制設(shè)備24包括布置于每個控制單元34與管理和供應(yīng)構(gòu)件36之間的電隔離裝置40。
[0044]在圖2的實(shí)施例中，一組42串聯(lián)連接的換向構(gòu)件16包括三個換向構(gòu)件16，該組42連接于一個輸出端子14和一個相對應(yīng)的輸入端子12之間。一個相應(yīng)控制單元34與每個換向構(gòu)件16相關(guān)聯(lián)，并且僅設(shè)有一個管理和公用構(gòu)件36用于該組42的換向構(gòu)件的三個控制單元34。
[0045]每個臂26連接于第一共用導(dǎo)電端子30與第二共用導(dǎo)電端子32之間，并且包括電子開關(guān)44，電子開關(guān)44可以受控制在接通狀態(tài)與斷開狀態(tài)之間，開關(guān)44包括控制電極46、第一導(dǎo)電電極48和第二導(dǎo)電電極50。
[0046]每個臂26還包括連接于兩個導(dǎo)電電極48、50的第一電極與相對應(yīng)的共用導(dǎo)電端子30、32之間的電感52。
[0047]此外，每個臂26包括連接于控制電極46與共用控制端子28之間的電阻器54。
[0048]額外臂27包括串聯(lián)連接的電阻器56和電容器58。
[0049]共用控制端子28例如通過電阻器54連接到并聯(lián)連接的臂26中每一個的開關(guān)的控制電極46。
[0050]第一共用導(dǎo)電端子30連接到并聯(lián)連接的臂26中每一個的開關(guān)的第一導(dǎo)電電極48。
[0051]第二共用導(dǎo)電端子32由電感52連接到并聯(lián)連接的臂26中每一個的開關(guān)的第二導(dǎo)電電極50。
[0052]在圖3中看出，每個控制單元34包括連接到隔離裝置40的兩個輸入端子60和分別連接到共用控制端子28和第二共用導(dǎo)電端子32的兩個輸出端子62。
[0053]每個控制單元34包括并聯(lián)連接的第一路徑64和第二路徑66，每個路徑64、66包括串聯(lián)連接的晶體管68和二極管70。
[0054]每個控制單元34還包括連接于路徑64、66和輸出端子62之間的電阻器72，輸出端子62確定為連接到共用控制端子28。每個控制單元34包括在未連接到輸出端子62的電阻器72的端子與另一輸出端子62之間串聯(lián)連接并且頭尾連接的兩個齊納(Zener) 二極管74。
[0055]管理和供應(yīng)構(gòu)件36包括生成脈沖80 (在圖5中看到)的裝置78 (在圖4中看到)，脈沖80包括不同的第一控制間隔82和第二控制間隔84和過渡間隔86，脈沖80在第二控制間隔84期間具有基本上恒定并且不同于與無控制相對應(yīng)的參考值UO的值U2，脈沖值在一個控制間隔與另一個控制間隔不同。脈沖80在第一控制間隔82具有嚴(yán)格地大于在第二控制間隔84期間的脈沖值U2的值Ul。
[0056]管理和供應(yīng)構(gòu)件36適合于管理組42的換向構(gòu)件16的多個控制單元34。
[0057]傳輸鏈路38為有線鏈路。
[0058]電隔離裝置40包括，對于每組42換向構(gòu)件，多個次級繞組87，多個磁路88和單個初級繞組89，每個次級繞組87電連接到相應(yīng)控制單元34的輸入并且圍繞相應(yīng)磁路88纏繞。單個初級繞組89圍繞回路88中的每一個纏繞并且在單個管理和供應(yīng)構(gòu)件36的輸出處電連接。
[0059]電子開關(guān)44包括選白下列中的至少一個晶體管:場效晶體管、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)晶體管和IEGT(注入增強(qiáng)柵晶體管)晶體管。在圖2的實(shí)施例中，每個電子開關(guān)44包括IGBT晶體管。
[0060]開關(guān)44的晶體管或每個晶體管例如適合于允許流通具有等于1.2kV或600V電壓的電流和等于30A或40A的電流。
[0061]同一換向構(gòu)件16的開關(guān)包括相同類型的晶體管，即場效晶體管、IGBT晶體管、或IEGT晶體管。同一換向構(gòu)件16的晶體管(盡管為相同類型)可能具有在一個晶體管與另一個晶體管之間顯著不同的電特征。
[0062]當(dāng)開關(guān)44包括場效晶體管、IGBT晶體管或IEGT晶體管時，控制電極46也被稱作柵極。
[0063]當(dāng)開關(guān)44包括IGBT晶體管或IEGT晶體管時，第一導(dǎo)電電極48 (相應(yīng)地，第二導(dǎo)電電極50)，也被稱作集電極(相應(yīng)地，發(fā)射極)。
[0064]作為一變型，當(dāng)開關(guān)44包括場效晶體管時,第一導(dǎo)電電極48 (相應(yīng)地,第二導(dǎo)電電極50)也被稱作柵極(相應(yīng)地，源極)。
[0065]在圖2的實(shí)施例中，連接到電感52的兩個導(dǎo)電電極48、50的所述電極為第二導(dǎo)電電極50。換言之，當(dāng)晶體管為IGBT晶體管或IEGT晶體管時，連接到電感52的兩個導(dǎo)電電極的所述電極為發(fā)射極。作為一變型，當(dāng)晶體管為場效晶體管時，連接到電感52的兩個導(dǎo)電電極的所述電極為源電極。
[0066]電感52具有大于IOnH的值L并且對于并聯(lián)連接的臂26中的每一個基本上相同。電感52例如具有在IOmH與IOOnH之間的值L。
[0067]電阻器54為專用無源部件并且具有大約數(shù)歐姆的值。
[0068]額外臂27的電阻器56為用于可能以高頻率，例如超過IMHz的頻率出現(xiàn)的寄生電壓的阻尼電阻器。電阻器56具有大約數(shù)歐姆的阻抗。
[0069]電容器58適合于吸收大部分電流并且限制電壓相對于時間的導(dǎo)數(shù)。電容器58具有例如在P與10 XP nF之間，優(yōu)選地等于5 XP nF的值的電容，其中P表示并聯(lián)連接的臂26
的數(shù)量。
[0070]當(dāng)每個換向構(gòu)件的開關(guān)44處于斷開狀態(tài)時，每個電容器58能夠被充電，并且當(dāng)開關(guān)44處于接通狀態(tài)時，每個電容器58能夠被放電。
[0071]第二路徑66的晶體管68，也被標(biāo)注為68B，與第一路徑64的晶體管(也被標(biāo)注為68A)互補(bǔ)。第二路徑66的二極管70相對于第一路徑64的二極管相反地連接。
[0072]第一路徑的晶體管68A為P型MOSFET晶體管，并且第二路徑的晶體管68B為N型MOSFET晶體管。作為一變型，第一路徑的晶體管68A為NPN型雙極晶體管，并且第二路徑的晶體管68B為PNP型雙極晶體管。
[0073]在圖4中看出，發(fā)生裝置78包括:兩個輸出端子90，其連接到傳輸鏈路38的兩端用來發(fā)出脈沖80 ;以及，輸入端子92，其連接到預(yù)定值的電位。
[0074]發(fā)生裝置78包括連接到同一輸出端子90的第一路徑94和第二路徑96，另一輸出端子90連接到電接地98。發(fā)生裝置78還包括電阻器100，電阻器100連接于輸出端子(其連接到第一路徑94和第二路徑96)與電接地98之間。
[0075]在圖5中看出，由發(fā)生裝置78生成的脈沖80包括第一控制間隔82、第二控制間隔84和過渡間隔86。脈沖在第一間隔82期間的值Ul大于第二間隔84期間的值U2至少二倍。
[0076]在圖5的實(shí)施例中，脈沖80為電壓脈沖并且對應(yīng)于所述脈沖80、在有線傳輸鏈路38中流通的電流由在圖5中看到的曲線120表示。因此在有線傳輸鏈路38中的電流包括對應(yīng)于第一控制間隔82的上升沿122 ;平穩(wěn)期124，其中，電流具有對應(yīng)于第二控制間隔84的基本上恒定值的電流。最后，在有線鏈路38中的電流具有對應(yīng)于脈沖的過渡間隔86的下降沿126。
[0077]脈沖80在第二控制間隔84期間的值U2由以下等式示出:
[0078]U2 = (N X Uc)/M,
[0079]其中N表示相應(yīng)組42的換向構(gòu)件16的數(shù)量，N為大于或等于2的整數(shù)，
[0080]Uc為相對應(yīng)控制單元34的輸入電壓；以及
[0081]M表示相對應(yīng)的次級繞組87的匝數(shù)。
[0082]第一間隔82持續(xù)時間在50ns與200ns之間，并且優(yōu)選地基本上等于100ns。第二間隔84的持續(xù)時間在0.2 μ s與3 μ s之間，并且優(yōu)選地基本上等于I μ S。
[0083]過渡間隔86始于路徑94打開，由次級繞組87施加的電流然后在連接于輸出端子90與電接地98之間的電阻器100中流通。在過渡間隔86期間，脈沖80的電壓降低到最小電壓，具有大于或等于值-U’ I的值，然后其逐漸地減少。
[0084]磁路88例如呈芯的形式。
[0085]在圖2的實(shí)施例中，單個初級繞組89包括穿過相對應(yīng)環(huán)88中每一個的單匝。換言之，有線傳輸鏈路38形成單個初級繞組89。
[0086]每個路徑94 (相應(yīng)地，96)包括:晶體管102，其連接于參考點(diǎn)104與相對應(yīng)的輸出端子90之間；電阻器106，其連接于參考點(diǎn)104與輸入端子92之間，輸入端子92連接到具有值Ul (相應(yīng)地，-U，I)的第一電位；二極管108，其連接于參考點(diǎn)104與另一輸入端子92之間，另一輸入端子92連接到具有值U2(相應(yīng)地，-U’ 2)的第二電位；以及，電容器110，其連接于參考點(diǎn)104與電接地98之間。
[0087]第一電位的值U1、-U’ I的絕對值大于第二電位的值U2、-U’ 2。對應(yīng)于第一路徑的值U1、U2為正值，并且對應(yīng)于第二路徑96的那些為負(fù)值。在其它方面，值Ul大于U2，值U2又大于-U’2，值-U’2又大于-U’ I。
[0088]第一路徑94的晶體管102，也被標(biāo)注為102A，與第二路徑96的晶體管(也被標(biāo)注為102B)互補(bǔ)。第二路徑96的二極管108相對于第一路徑94的二極管相反地連接。
[0089]第一路徑的晶體管102A為P型MOSFET晶體管，并且第二路徑的晶體管102B為N型MOSFET晶體管。作為一變型，第一路徑的晶體管102A為NPN型雙極晶體管，并且第二路徑的晶體管102B為PNP型雙極晶體管。
[0090]在轉(zhuǎn)換系統(tǒng)操作期間，控制脈沖80由在有線傳輸鏈路38上的管理和供應(yīng)構(gòu)件36生成，其具有加到芯88的寄生電感的電感。換言之，由有線鏈路38形成并且包括單匝的初級繞組89具有可能造成形成電流的時間增加的高泄露電感。
[0091]由管理和供應(yīng)構(gòu)件36生成的脈沖80包括第一高電壓控制間隔82以能在短時段形成電流(上升沿122)，對應(yīng)于維持電流(平穩(wěn)水平124)的相對較長間隔時間的第二間隔84和最后對應(yīng)于電流返回到零值(下降沿126)的寄生間隔86。
[0092]兩個連續(xù)的第一間隔82、84使得能控制換向構(gòu)件16，例如在圖5的實(shí)施例中以接通模式。
[0093]此外，脈沖80還包括三個間隔，未圖示，具有與在斷開模式中控制換向構(gòu)件16在先前描述的那些電壓相反符號的電壓。換言之，用來在斷開模式控制換向構(gòu)件16的脈沖80在第一控制間隔具有值-U’ 1，然后在第二控制間隔期間具有值-U’2。在過渡間隔期間，脈沖80的電壓增加到最大電壓，具有小于或等于Ul的值，然后逐漸地減小。
[0094]當(dāng)脈沖80具有正控制間隔82、84時，控制單元34的第一路徑的P型晶體管68A為導(dǎo)電的，而控制單元的第二路徑的N型晶體管68B為斷開的。然后電流通過控制單元的第一路徑64到開關(guān)44的控制電極46，其以接通模式控制開關(guān)44。在脈沖80結(jié)束時，N型晶體管68B保持?jǐn)嚅_，其能夠使得控制電極46維持在充電狀態(tài)。
[0095]關(guān)于在其斷開模式對換向構(gòu)件16的控制，操作相反。更具體而言，脈沖80的控制間隔(未圖示)具有連續(xù)的負(fù)電壓，并且控制單元34的P型晶體管68B為導(dǎo)電的，而相同控制單元的P型晶體管68A處于斷開模式。電流從控制單元的輸出端子62流通到相對應(yīng)的輸入端子60。換言之，開關(guān)44的控制電極46不再接收控制電流，并且開關(guān)44然后處于斷開模式。
[0096]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將了解多個正脈沖80可以連續(xù)地生成以便維持在開關(guān)的控制電極46上的控制信號持續(xù)相對較長時段。
[0097]換向構(gòu)件16串聯(lián)連接以形成一組構(gòu)件42使得能獲得更高值的輸出電壓，同時限制在串聯(lián)連接的換向構(gòu)件之間的電壓不平衡，在每個換向構(gòu)件16的端子處的電壓相對于時間的導(dǎo)數(shù)經(jīng)由每個電容器58的電容值受到控制。
[0098]因此，可以看出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10使得能加速換向構(gòu)件的換向以便增加所述換向構(gòu)件的換向頻率并且也縮短在換向構(gòu)件換向之間的任何時間延遲。
【權(quán)利要求】
1.一種用來將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)(10)，為包括下列的類型: 至少兩個輸入端子(12)和兩個輸出端子(14)， 換向構(gòu)件(16)，其安置于所述輸入端子(12)與所述輸出端子(14)之間并且適合于將所述第一電壓轉(zhuǎn)換為所述第二電壓；以及 控制設(shè)備(24)，其用來控制所述換向構(gòu)件(16)，所述控制設(shè)備(24)包括用來控制相應(yīng)換向構(gòu)件(16)的控制單元(34)和管理并且供應(yīng)所述控制單元(34)的管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)，所述管理和供應(yīng)構(gòu)件通過同時傳輸控制信號和電能的鏈路(38)連接到所述控制單元， 其特征在于所述管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)包括生成具有至少兩個不同控制間隔(82，84)的脈沖(80)的裝置(78)，所述脈沖(80)在所述第二控制間隔(84)期間具有基本上恒定的值(U2)并且不同于與無控制相對應(yīng)的參考值(UO)，所述脈沖值(Ul，U2)在一個控制間隔不同于另一個控制間隔并且所述脈沖(80)在所述第一控制間隔(82)期間具有嚴(yán)格地高于所述第二控制間隔(84)期間的所述值(U2)的值(Ul)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述相同脈沖的控制間隔(82，84，86) 一個接一個地連續(xù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)包括至少一組(42)串聯(lián)連接的換向構(gòu)件(16)，所述組或每個組(42)在所述一個輸出端子(14)與一個相對應(yīng)的輸入端子(12)之間連接，一個相應(yīng)控制單元(34)與每個換向構(gòu)件(16)相關(guān)聯(lián)，其中設(shè)有僅一個管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)用于同一組(42)的所述換向構(gòu)件(16)的控制單元并且適合于管理所述組的換向構(gòu)件(16)的多個控制單元。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述控制設(shè)備(24)還包括布置于每個控制單元(34)與所述管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)之間的電隔離裝置(40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述電隔離裝置(40)包括，對于每一組(42)換向構(gòu)件(16)，多個次級繞組(87)，多個磁路(88)和單個初級繞組(89)，每個次級繞組(87)電連接到所述相應(yīng)控制單元(34)的輸入并且圍繞相應(yīng)磁路(88)纏繞，所述單個初級繞組(89)圍繞所述回路(88)中每一個纏繞并且電連接到所述單個管理和供應(yīng)構(gòu)件(36)的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述單個初級繞組(89)包括穿過所述相應(yīng)磁路中每一個的單匝。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述脈沖(80)包括第一控制間隔(82)和第二控制間隔(84)，所述脈沖在所述第一間隔(82)期間的值(Ul)大于所述第二間隔(84)期間的所述值(U2)至少二倍。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述第一控制間隔(82)的所述持續(xù)時間在50ns與200ns之間，并且優(yōu)選地等于100ns。
9.根據(jù)權(quán)利要求5、權(quán)利要求7和權(quán)利要求8—起所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述脈沖(80)在所述第二間隔(84)期間的所述值U2由以下等式示出:
U2 = (N X Uc)/M， 其中N表示所述相應(yīng)組(42)的換向構(gòu)件的數(shù)量，N為大于或等于2的整數(shù)， Uc為所述相應(yīng)控制單元(34)的輸入電壓；以及M表示所述相應(yīng)次級繞組(90)的匝數(shù)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，每個控制單元(34)包括并聯(lián)連接的第一路徑(64)和第二路徑(66)，每個路徑(64，66)包括串聯(lián)連接的晶體管(68，68A，68B)和二極管(70)，所述第二路徑(66)的所述晶體管(68B)與所述第一路徑(64)的晶體管(68A)互補(bǔ)，并且所述第二路徑(66)的所述二極管(70)相對于所述第一路徑(64)的二極管相反地連接。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述用于生成脈沖的裝置(78)包括用來發(fā)出所述脈沖的輸出端子(90)和連接到所述輸出端子(90)的第一路徑(94)和第二路徑(96)， 每個路徑(94，96)包括:晶體管(102，102A，102B)，其連接于參考點(diǎn)(104)與所述輸出端子(90)之間；電阻器(106)，其連接于所述參考點(diǎn)(104)與第一電位(U1，-U，I)之間；二極管(108)，其連接于所述參考點(diǎn)(104)與第二電位(U2，-U，2)之間；以及電容器(110)，其連接于所述參考點(diǎn)(104)與電接地(98)之間；所述第二路徑(96)的所述晶體管(102B)與所述第一路徑(94)的晶體管互補(bǔ)，并且所述第二路徑(96)的所述二極管(108)相對于所述第一路徑(94) 的二極管相反地連接。
【文檔編號】H03K17/0412GK104025436SQ201280053892
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】A.佩爾穆伊 申請人:通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司