CN101253675A - 带有分布式储能器的变流电路 - Google Patents

带有分布式储能器的变流电路 Download PDF

Info

Publication number
CN101253675A
CN101253675A CNA2006800316667A CN200680031666A CN101253675A CN 101253675 A CN101253675 A CN 101253675A CN A2006800316667 A CNA2006800316667 A CN A2006800316667A CN 200680031666 A CN200680031666 A CN 200680031666A CN 101253675 A CN101253675 A CN 101253675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
break
semiconductor switch
series
subsystem
poles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800316667A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101253675B (zh
Inventor
马克·希勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yinmengda Co ltd
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN101253675A publication Critical patent/CN101253675A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101253675B publication Critical patent/CN101253675B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/25—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有至少一个相位模块(100)的变流电路，所述相位模块(100)具有上部和下部变流阀(T1，...，T6)，其中，每个变流阀(T1，...，T6)均具有至少一个两极子系统。根据本发明，每个两极子系统(14)均具有四个可断半导体开关(21，23，25，27)、四个二极管(22，24，26，28)、两个单极存储电容器(29，30)和一个电子设备(32)，其中，所述四个可断半导体开关(21，23，25，27)彼此串联，且分别与一个二极管(22，24，26，28)反向并联，所述两个单极存储电容器(29，30)彼此串联，且与所述半导体开关(21，23，25，27)所构成的串联连接并联，所述电子设备(32)的基准电位端子(M)与一个公共电位(P0)导电相连。借此可实现一个子系统(14)，所述子系统(14)的接线端子(X2，X1)上可产生一个具有四个位势级的端电压(UX21)，这个子系统中只需布置一个电子设备(32)，且对该电子设备(32)的供能为对称方式，此外，所述子系统(14)也无需进行复杂度更高的电位分离。

Description

带有分布式储能器的变流电路
技术领域
本发明涉及一种权利要求1前序部分所述的变流电路。
背景技术
DE 10103031A1中公开过这种类型的变流电路，图1对这种变流电路的等效电路图进行了详细图示。如这个等效电路图所示，这种已知的变流电路具有三个都用100表示的相位模块。这些相位模块100的直流电压端分别与正、负极直流电压母线P0和N0导电相连。这两根直流电压母线P0和N0之间存在一个未标注参考符号的直流电压。每个相位模块100均具有一个上部变流阀T1、T3、T5和一个下部变流阀T2、T4、T6。这些变流阀T1至T6中的任何一个都具有一定数量的彼此串联的两极子系统11。这个等效电路图对其中的四个子系统11进行了图示。也可用两极子系统12(图3)代替两极子系统11(图2)。每个相位模块100的两个变流阀T1和T2、T3和T4、T5和T6之间的连接点构成这个相位模块100的交流电压端接点L1、L2、L3。由于这个示意图中的变流电路具有三个相位模块100，因而可在这些相位模块的交流电压端接点L1、L2和L3(又称“负载端子”)上连接三相负载，例如三相交流电动机。
图2对两极子系统11的已知实施方式的等效电路图进行了详细图示。图3所示的电路布置图是一种就功能而言完全等效的实施方案，同样也是DE10103031A1中所公开的实施方案。这些已知的两极子系统11和12分别具有两个可断半导体开关1和3、5和7，两个二极管2和4、6和8以及一个单极存储电容器9、10。两个可断半导体开关1和3、5和7彼此串联，这一串联连接又与存储电容器9、10并联。每个可断半导体开关1和3、5和7分别与两个二极管2和4、6和8中的一个并联，且其连接方式使得二极管与对应的可断半导体开关1、3、5或7反向并联。子系统11、12的单极存储电容器9或者由一个电容器构成，或者由多个这种电容器构成的一个总电容为C0的电容器组构成。可断半导体开关1、5的发射极与二极管2、6的阳极之间的连接点构成子系统11、12的接线端子X1。两个可断半导体开关1和3与两个二极管2和4之间的连接点构成子系统11的第二接线端子X2。可断半导体开关5的集电极端子与二极管6的阴极之间的连接点构成子系统12的第二接线端子X2。
在附图所示的两个子系统11和12的实施方式中，可断半导体开关1和3用的都是如图2和图3所示的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。也可使用MOS场效应晶体管(也称为“MOSFET”)。此外还可将门极可关断晶闸管(又称“GTO晶闸管”)或集成门极换向晶闸管(IGCT)用作可断半导体开关1和3。
根据DE 10103031A1所述，可将图1所示的变流电路的任何一个相位模块100的子系统11、12控制在操作状态I和II。当子系统11、12处于操作状态I时，可断半导体开关1、5接通，可断半导体开关3、7断开。在此情况下，子系统11、12的接线端子X2和X1间的端电压UX21等于零。当子系统11、12处于操作状态II时，可断半导体开关1、5断开，可断半导体开关3、7接通。在此情况下，子系统11、12的接线端子X2和X1间的端电压UX21等于存储电容器9、10上的电容器电压UC。
如图1中的变流电路的等效电路图所示，这种变流电路的每个相位模块100均具有八个两极子系统11、12，每四个两极子系统构成一个变流阀，分别为T1、T2，或T3、T4，或T5、T6，这些两极子系统通过其接线端子X1和X2彼此串联。串联两极子系统11、12的数量一方面与两个直流电压母线P0和N0之间的直流电压有关，另一方面与所用的可断半导体开关1、3、5和7有关。此外，交流电压端接点L1、L2、L3上的正弦交流电压与正弦曲线的相符度，也对两极子系统的数量具有一定影响。
为了建构和使用如图1所示的变流电路，需要用适当的电路对每个两极子系统11、12的可断半导体开关1和3、5和7进行控制，以及检测两极子系统11、12的各种测量值(例如存储电容器9、10上各自的电容器电压UC)，并将其传输给上级变流器控制装置。为此，每个两极子系统11、12均具有一个电子设备，为清晰起见，显示子系统11和12的图2和图3并未对这个电子设备进行详细图示。这个电子设备(下称“电子模块”)承担以下任务：
—与上级变流器控制装置之间的双向通讯
—检测各种测量值和状态信号或故障信号
—控制可断半导体开关1和3、5和7
—对所有接收到的和发出的信号进行处理。
此外，如果两极子系统11、12的电子模块进行工作所需的能量直接输出自这个两极子系统的存储电容器9、10，这是有利的，但并不是必须采取这种做法。如果在每个两极子系统11、12的电子模块和上级变流器控制装置之间设置两个用于传输数据的光波导，就可实现电子模块的零电位工作模式。每个两极子系统11、12的电子模块的基准电位通常与两极子系统的单极存储电容器9、10的负极相连。
在为变流电路的相位模块使用多个彼此串联的两极子系统11、12的情况下，子系统11、12通常采用同一种实施方式。也就是说，图1所示的变流电路相位模块100中的子系统或者采用图2所示的实施方式，或者采用图3所示的实施方式。在图1所示的三相变流电路中，须在上级变流器控制装置和二十四个两极子系统11、12之间布置四十八个光波导。如果每个变流系统T1、...、T6都多使用一个两极子系统11、12，就需要多布置十二个光波导。
为了减少这方面的投入，就须减少每个变流阀T1、...、T6中的电子模块的数量。举例而言，通过下述方式可以实现这种精简，即：将两个两极子系统11、12整合成一个子系统模块，再将两个电子模块整合成一个电子模块。在为至少两个整合成一个子系统模块的两极子系统11、12使用一个电子模块的情况下，会产生如何为这个电子模块提供能量的问题。如果仅从至少两个整合成一个子系统模块的两极子系统11、12的一个单极存储电容器输出电子模块所需的能量，这种能量供应就是不对称的。其结果是，同样增加了在对整合在一起的子系统11、12的可断半导体开关1和3、5和7进行控制以及在对电容器电压UC进行检测时进行电位分离的开销，此外还需进行非常不利的不对称电压分配。
通过将至少两个两极子系统11、12整合成一个子系统模块，可将所用光波导的数量减半，但同时也须进行开销更高的电位分离和不对称的能量供应。在此情况下，每两个结构简单的子系统被一个结构更为复杂的子系统模块所代替。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于变流电路的两极子系统，借助于这种两极子系统不仅可以避免上述缺点，还可降低这样一种变流电路的建构难度。
根据本发明，这个目的通过权利要求1至4所述的特征而达成。
根据本发明，如果将四个带有反向并联二极管的可断半导体开关与两个单极电容器相连，就可用同一个电子模块对这些可断半导体开关进行控制以及对电容器电压进行检测，而无需进行开销更高的电位分离。此外还可进行对称的能量输出。本发明的这种子系统对外具有两个接线端子和两个用于连接两个光波导的端子。因此，本发明的子系统就连接技术而言相当于一个已知子系统。可以通过对这个子系统进行控制而使其两个接线端子间产生一个端电压，这个端电压具有四个位势级，而不是像传统子系统的端电压那样只能达到两个位势级。在此情况下，只需使用已知的变流电路实施方式中的一半子系统数量就可实现一种适用于预定高压的变流电路，其中，所需光波导的数量也相应减半。
附图说明
下面借助附图和附图所示的本发明的两极子系统的多种实施方式对本发明作进一步说明，其中：
图1为已知的带有分布式储能器的变流电路的等效电路图；
图2和图3分别为已知的两极子系统的第一和第二实施方式的等效电路图的详细图示；
图4为本发明的两极子系统的第一实施方式的等效电路图；
图5为本发明的两极子系统的第二实施方式的等效电路图；
图6为本发明的两极子系统的第三实施方式的等效电路图；以及
图7为本发明的两极子系统的第四实施方式的等效电路图。
具体实施方式
图4对本发明的子系统14的第一实施方式的等效电路图进行了详细图示。本发明的这种两极子系统14具有四个可断半导体开关21、23、25和27，四个二极管22、24、26和28，两个单极电容器29和30以及一个电子设备32(下称“电子模块32”)。四个可断半导体开关21、23、25和27彼此串联。每个可断半导体开关21、23、25和27分别与一个二极管22、24、26和28反向并联。每两个可断半导体开关21和23、25和27分别与一个单极电容器29、30并联。这个子系统14的单极电容器29、30或者由一个电容器构成，或者由多个这种电容器构成的一个总电容为C0的电容器组构成。两个可断半导体开关21和23与两个二极管22和24之间的连接点构成子系统14的第二接线端子X2。两个可断半导体开关25和27与两个二极管26和28之间的连接点构成子系统14的第一接线端子X1。可断半导体开关23的发射极、可断半导体开关25的集电极、二极管24的阳极、二极管26的阴极、单极电容器29的负极端子与单极电容器30的正极端子之间的连接点构成一个公共电位P0，这个公共电位与电子模块32的基准电位端子M导电相连。这个电子模块32与一个此处未详细图示的上级变流器控制装置之间存在可以传输信号的连接，这种连接通过两个光波导34和36而实现。公共电位P0用作电子模块32的基准电位。原则上基准电位应该选择不会对可断半导体开关21、23、25和27的驱动模块或这些可断半导体开关21、23、25和27的模块外壳的驱动模块产生过高电压应力的电位。
本发明的这种子系统14可在四种操作状态I、II、III和IV之间转换。当子系统14处于操作状态I时，可断半导体开关21和25接通，可断半导体开关23和27断开。在此情况下，子系统14的接线端子X2和X1间的端电压UX21等于电容器29上的电容器电压UC。当子系统14处于操作状态II时，可断半导体开关21和27接通，而可断半导体开关23和25断开。在此情况下，子系统14的端电压UX21相当于单极电容器29和30上的电容器电压UC的总和。当子系统14处于操作状态III时，可断半导体开关23和25接通，可断半导体开关21和27断开。在此情况下，子系统14的端电压UX21等于零。当子系统14处于操作状态IV时，可断半导体开关23和27接通，而可断半导体开关21和25断开。在此情况下，子系统14的端电压UX21从位势级“零”转换到单极电容器30上的位势级“电容器电压UC”。当子系统14处于操作状态I或IV时，储能器29或30根据具体的端电流方向吸收或释放能量。当子系统14处于操作状态II时，电容器29和30根据具体的端电流方向吸收或释放能量。当子系统14处于操作状态III(“零”)时，电容器29和30中的能量保持恒定不变。因此，就功能方面而言，本发明的这种子系统14相当于已知子系统11与已知子系统12的串联连接。但本发明的子系统14并不具有这种串联连接的缺点。
此外，在两个已知子系统11和12彼此串联的情况下，每个子系统11和12均具有一个自有基准电位和一个自有电子模块。如果只需使用其中一个电子模块，并且只需从一个相应的电容器中输出这个电子模块所需的能量，这种能量输出就会不对称，还会引起不对称的电压分配。除此之外，在控制可断半导体开关和检测电容器电压时还须进行更大开销的电位分离。而本发明的两极子系统14中则不会出现这些缺点。
图5显示的是本发明的两极子系统16的第二实施方式的等效电路图。这个子系统16与图4所示的子系统14之间的区别在于，四个可断半导体开关21和23、25和27只是两两串联。与子系统14一样，每个可断半导体开关21、23、25和27分别与一个二极管22、24、26和28反向并联。每两个彼此串联的可断半导体开关又分别与一个单极电容器29、30并联。可断半导体开关23的发射极、二极管24的阳极与单极电容器29的负极端子之间的连接点与两个彼此串联的可断半导体开关25和27之间的连接点导电相连。这一连接点构成一个公共电位P0，这个公共电位与电子模块32的基准电位端子M导电相连。此外，可断半导体开关27的发射极、二极管28的阳极与单极电容器30的负极端子之间的连接点构成子系统16的接线端子X1。因此，就功能方面而言，子系统16的这种实施方式相当于两个彼此串联的已知子系统11。除了将电容器29的负极端子用作电子模块32的基准电位外，也可将其他的端子用作基准电位。原则上，此处的基准电位也应选择不会对可断半导体开关21、23、25和27或它们的模块外壳的驱动模块产生过高电压应力的电位。
本发明的两极子系统18的第三实施方式与图5所示的子系统16相同，四个可断半导体开关21和23、25和27也是两两串联。与子系统16不同的是，两个彼此串联的可断半导体开关21和23之间的连接点与可断半导体开关25的集电极、二极管26的阴极和电容器30的正极端子之间的连接点导电相连。两个彼此串联的可断半导体开关25和27之间的连接点构成子系统18的第一接线端子X1，可断半导体开关21的集电极、二极管22的阴极和电容器29的正极端子之间的连接点则构成子系统18的第二接线端子X2。与子系统16一样，此处也是将单极电容器29的负极端子设置为子系统18的电子模块32的基准电位。就功能方面而言，子系统18相当于两个已知子系统12的串联连接。
在图7所示的两极子系统20的等效电路图中，四个可断半导体开关21和23、25和27同样是两两串联，其中，每个可断半导体开关21、...、27分别与一个二极管22、24、26和28反向并联。每两个彼此串联的可断半导体开关21和23、25和27分别与一个电容器29、30并联。两个彼此串联的可断半导体开关21和23之间的连接点与两个彼此串联的可断半导体开关25和27之间的连接点导电相连。可断半导体开关21的集电极、二极管22的阴极和电容器29的正极端子之间的连接点则构成子系统20的第二接线端子X2。可断半导体开关27的发射极、二极管28的阳极与电容器30的负极端子之间的连接点构成子系统20的第一接线端子X1。就功能方面而言，子系统20相当于已知子系统12与已知子系统11的串联连接。
通过用本发明所提供的方法对驱动和能源技术领域内的高压变流电路的子系统14、16、18和20进行上述建构，可将已知的由多个串联子系统构成的高压变流电路与上级变流器控制装置之间的光波导的数量减半。可对每个子系统进行控制，使其接线端子X2、X1间存在一个可达到四种不同位势级的端电压UX21。就传统子系统11和12而言，只有将两个子系统11和12、12和12、11和11或者12和11串联，才能实现这种端电压UX21。与两个已知子系统11和12的单纯串联(两个已知子系统11和12布置在一个模块中)相比，本发明的子系统14、16、18或20只需要一个电子模块32，此外，还可以用电容器29和30为这个电子模块进行对称的能量供应。在此情况下，就节省了在控制和在检测电容器电压UC时进行电位分离所带来的额外开销。

Claims (8)

1.一种具有至少一个相位模块(100)的变流电路，所述相位模块(100)具有上部和下部变流阀(T1，...，T6)，其中，每个变流阀(T1，...，T6)均具有至少一个两极子系统，
其特征在于，
每个两极子系统(14)均具有四个可断半导体开关(21，23，25，27)、四个二极管(22，24，26，28)、两个单极存储电容器(29，30)和一个电子设备(32)，每个可断半导体开关(21，23，25，27)分别与一个二极管(22，24，26，28)反向并联，所述四个可断半导体开关(21，23，25，27)彼此串联，所述两个单极存储电容器(29，30)彼此串联，并且，由所述单极存储电容器构成的串联连接与所述可断半导体开关(21，23，25，27)构成的串联连接并联，每两个可断半导体开关(21，23，25，27)之间的连接点构成所述两极子系统(14)的一个接线端子(X2，X1)，所述两个串联存储电容器(29，30)之间的连接点与所述电子设备(32)的基准电位端子(M)导电相连。
2.一种具有至少一个相位模块(100)的变流电路，所述相位模块(100)具有上部和下部变流阀(T1，...，T6)，其中，每个变流阀(T1，...，T6)均具有至少一个两极子系统，
其特征在于，
每个两极子系统(16)均具有四个可断半导体开关(21，23，25，27)、四个二极管(22，24，26，28)、两个单极存储电容器(29，30)和一个电子设备(32)，每个可断半导体开关(21，23，25，27)分别与一个二极管(22，24，26，28)反向并联，每两个可断半导体开关(21，23，25，27)彼此串联，每个由所述可断半导体开关构成的串联连接分别与一个单极存储电容器(29，30)并联，构成第一串联连接的两个可断半导体开关(21，23)之间的连接点构成所述两极子系统(16)的一个接线端子(X2)，构成第二串联连接的两个可断半导体开关(25，27)中的第二可断半导体开关(27)的发射极构成所述两极子系统(16)的另一接线端子(X1)，构成第二串联连接的两个可断半导体开关(25，27)之间的连接点与构成第一串联连接的两个可断半导体开关(21，23)中的第二可断半导体开关(23)的发射极导电相连，这个连接点与所述电子设备(32)的基准电位端子(M)导电相连。
3.一种具有至少一个相位模块(100)的变流开关，所述相位模块(100)具有上部和下部变流阀(T1，...，T6)，其中，每个变流阀(T1，...，T6)均具有至少一个两极子系统，
其特征在于，
每个两极子系统(18)均具有四个可断半导体开关(21，23，25，27)、四个二极管(22，24，26，28)、两个单极存储电容器(29，30)和一个电子设备(32)，每个可断半导体开关(21，23，25，27)分别与一个二极管(22，24，26，28)并联，每两个可断半导体开关(21，23，25，27)彼此串联，每个由所述可断半导体开关构成的串联连接分别与一个单极存储电容器(29，30)并联，构成第二串联连接的两个可断半导体开关(25，27)之间的连接点构成所述两极子系统(18)的一个接线端子(X1)，构成第一串联连接的两个可断半导体开关(21，23)中的第一可断半导体开关(21)的集电极构成所述两极子系统(18)的另一接线端子(X2)，构成第一串联连接的两个可断半导体开关(21，23)之间的连接点与构成第二串联连接的两个可断半导体开关(25，27)中的第一可断半导体开关(25)的集电极导电相连，这个连接点与所述电子设备(32)的基准电位端子(M)导电相连。
4.一种具有至少一个相位模块(100)的变流电路，所述相位模块(100)具有上部和下部变流阀(T1，...，T6)，其中，每个变流阀(T1，...，T6)均具有至少一个两极子系统，
其特征在于，
每个两极子系统(20)均具有四个可断半导体开关(21，23，25，27)、四个二极管(22，24，26，28)、两个单极存储电容器(29，30)和一个电子设备(32)，每个可断半导体开关(21，23，25，27)分别与一个二极管(22，24，26，28)反向并联，每两个可断半导体开关(21，23，25，27)彼此串联，每个由所述可断半导体开关构成的串联连接分别与一个单极存储电容器(29，30)并联，每个串联连接中的两个可断半导体开关(21，23，25，27)之间的连接点彼此相连，第一串联连接中的第一可断半导体开关(21)的集电极和第二串联连接中的第二可断半导体开关(27)的发射极分别构成所述两极子系统(20)的一个接线端子(X2，X1)，所述电子设备(32)的基准电位端子(M)与所述第一串联连接中的第二可断半导体开关(23)的发射极导电相连。
5.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的变流电路，其特征在于，
设置有用作可断半导体开关(21，23，25，27)的绝缘栅双极晶体管。
6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的变流电路，其特征在于，
设置有用作可断半导体开关(21，23，25，27)的MOS场效应晶体管。
7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的变流电路，其特征在于，
设置有用作可断半导体开关(21，23，25，27)的门极可关断晶闸管。
8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的变流电路，其特征在于，
设置有用作可断半导体开关(21，23，25，27)的集成门极换向晶闸管。
CN2006800316667A 2005-08-30 2006-08-02 带有分布式储能器的变流电路 Active CN101253675B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005041087.1 2005-08-30
DE102005041087A DE102005041087A1 (de) 2005-08-30 2005-08-30 Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern
PCT/EP2006/064925 WO2007025828A1 (de) 2005-08-30 2006-08-02 Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101253675A true CN101253675A (zh) 2008-08-27
CN101253675B CN101253675B (zh) 2010-05-26

Family

ID=37102601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800316667A Active CN101253675B (zh) 2005-08-30 2006-08-02 带有分布式储能器的变流电路

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7577008B2 (zh)
EP (1) EP1920526B1 (zh)
JP (1) JP4850910B2 (zh)
CN (1) CN101253675B (zh)
CA (1) CA2620441C (zh)
DE (2) DE102005041087A1 (zh)
NO (1) NO336978B1 (zh)
WO (1) WO2007025828A1 (zh)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403914A (zh) * 2010-09-15 2012-04-04 科孚德有限公司 模块开关、电换流器和用于驱动电换流器的方法
CN103460586A (zh) * 2011-04-07 2013-12-18 西门子公司 模块化整流器箱系统
CN105429491A (zh) * 2016-01-25 2016-03-23 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105450049A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105450069A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105450070A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105450048A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105450072A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑
CN105450071A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471306A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105471307A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471259A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471301A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105471303A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑
CN105471305A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN105471302A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN105471304A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515427A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式全桥mmc自均压拓扑
CN105515425A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105515428A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑
CN105515426A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515424A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105610340A (zh) * 2016-01-25 2016-05-25 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105634316A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105634318A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥mmc自均压拓扑
CN105634317A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105897019A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 华北电力大学 一种基于等式约束的mmc自均压拓扑

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005045090B4 (de) * 2005-09-21 2007-08-30 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern
DE102005045091B4 (de) 2005-09-21 2007-08-30 Siemens Ag Steuerverfahren zur Redundanznutzung im Störungsfall eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern
DK2122817T3 (en) * 2007-01-17 2018-03-12 Siemens Ag Control of a phase module branch of a multi-level converter
JP5214169B2 (ja) * 2007-05-17 2013-06-19 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
DE102008007659A1 (de) 2008-02-06 2009-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Umrichter
DE102008014898B4 (de) 2008-03-19 2018-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern bei niedrigen Ausgangsfrequenzen
DE102008022617A1 (de) * 2008-05-07 2009-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Windenergiepark mit einer Vielzahl von Windenergieanlagen
DE102008036810A1 (de) * 2008-08-07 2010-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Steuerverfahren zur Redundanznutzung im Störungsfall eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern
EP2254233B1 (de) * 2009-04-02 2011-08-10 ABB Schweiz AG Verfahren zum Betrieb einer Umrichterschaltung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2443733A1 (en) * 2009-06-15 2012-04-25 Alstom Grid UK Limited Converter control
CA2776859C (en) * 2009-10-15 2018-02-27 Abb Schweiz Ag Method for operating a converter circuit and apparatus for implementing the method
WO2011073466A1 (es) * 2009-12-18 2011-06-23 Ingeteam Technology, S.A. Convertidor modular basado en circuitos distribuidos multinivel de punto medio capacitivo
EP2360819B1 (de) * 2010-02-11 2012-06-06 ABB Schweiz AG Aktive Dämpfung von Stromharmonischen in einem Mehrstufen-Umrichter
JP5378274B2 (ja) * 2010-03-15 2013-12-25 株式会社日立製作所 電力変換装置
EP2580859B1 (de) * 2010-06-11 2017-08-16 Siemens Aktiengesellschaft Doppelmodul für einen modularen mehrstufenumrichter
EP2586112A1 (en) * 2010-06-22 2013-05-01 Alstom Technology Ltd. Cascaded multilevelconverter for hvdc application
EP2601562A4 (en) * 2010-08-04 2016-01-27 Benshaw Inc M2LC SYSTEM PAIRED TO A POWER SUPPLY
US8618698B2 (en) 2010-09-09 2013-12-31 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation System and method for controlling a M2LC system
WO2012040257A1 (en) 2010-09-21 2012-03-29 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation Two terminal multilevel converter
US20120112545A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation M2LC System Coupled to a Rectifier System
DE102010064311A1 (de) * 2010-12-29 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Steuerbarer Energiespeicher und Verfahren zum Betreiben eines steuerbaren Energiespeichers
DE102011006345A1 (de) * 2011-03-29 2012-10-04 Siemens Aktiengesellschaft Modularer Mehrfachumrichter mit rückwärts leitfähigen Leistungshalbleiterschaltern
DE102011006988B4 (de) 2011-04-07 2021-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Zweiteilige Stromrichterzelle
EP2608398A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Modulare Stromrichterschaltung
MX345133B (es) 2012-03-09 2017-01-18 Benshaw Inc Sistema m2lc y metodo para controlar el mismo.
WO2014005634A1 (en) 2012-07-05 2014-01-09 Abb Ab Three-level submodule for a voltage source converter
EP2762347A1 (de) 2013-01-31 2014-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Modularer Hochfrequenz-Umrichter und Verfahren zum Betrieb desselben
WO2014148100A1 (ja) * 2013-03-18 2014-09-25 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP6180825B2 (ja) * 2013-07-02 2017-08-16 株式会社日立製作所 電力変換装置および電気・機械エネルギ変換システム
JP6206118B2 (ja) * 2013-08-02 2017-10-04 株式会社明電舎 マルチレベル電力変換装置
EP2913925B1 (en) 2014-02-26 2021-03-31 General Electric Technology GmbH Balancing and/or discharge resistor arrangements
EP3002866B1 (de) * 2014-09-30 2021-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Spannungszwischenkreis-Stromrichter in Fünfpunkttopologie
US10270328B2 (en) 2015-02-04 2019-04-23 Abb Schweiz Ag Multilevel converter with energy storage
EP3309949B1 (en) * 2015-06-15 2020-01-15 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
EP3309950B1 (en) 2015-06-15 2022-10-19 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
WO2017125133A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Modularer multilevelumrichter
WO2017125132A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Multilevelumrichter
US10432109B2 (en) 2016-01-19 2019-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Modular multilevel converter
EP3197038B1 (en) * 2016-01-25 2018-12-05 North China Electric Power University Modular multilevel converter (mmc) topologies with voltage self-balancing capability
JP6341222B2 (ja) * 2016-03-31 2018-06-13 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP6552113B2 (ja) * 2016-04-19 2019-07-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
US10958189B2 (en) 2017-04-28 2021-03-23 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
EP3413455A1 (en) 2017-06-06 2018-12-12 General Electric Technology GmbH Converters and methods of operation thereof
EP3462479B1 (en) 2017-10-02 2020-12-09 General Electric Technology GmbH Semiconductor assembly with fault protection
EP3547526A1 (en) 2018-03-28 2019-10-02 General Electric Technology GmbH Converter controller
WO2020001764A1 (en) 2018-06-27 2020-01-02 General Electric Technology Gmbh Converters and methods of operation thereof
JP7023986B2 (ja) 2019-08-09 2022-02-22 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP6886072B1 (ja) 2019-08-09 2021-06-16 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
WO2022067198A1 (en) * 2020-09-28 2022-03-31 Tae Technologies, Inc. Multi-phase module-based energy system frameworks and methods related thereto
EP4160900A1 (de) 2021-09-29 2023-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Submodul mit bremsstellerfunktion für einen modularen multilevel-stromrichter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE511219C2 (sv) * 1998-01-27 1999-08-23 Asea Brown Boveri Omriktare där klampningsdioderna ersatts av en aktiv klampningskrets
US5986909A (en) * 1998-05-21 1999-11-16 Robicon Corporation Multiphase power supply with plural series connected cells and failed cell bypass
SE512795C2 (sv) * 1998-09-18 2000-05-15 Abb Ab VSC-strömriktare
US6519169B1 (en) * 1999-03-29 2003-02-11 Abb Ab Multiphase inverter with series of connected phase legs
DE20122923U1 (de) * 2001-01-24 2010-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern
SE521885C2 (sv) * 2001-04-11 2003-12-16 Abb Ab Strömriktare
US6972972B2 (en) * 2002-04-15 2005-12-06 Airak, Inc. Power inverter with optical isolation
DE10217889A1 (de) * 2002-04-22 2003-11-13 Siemens Ag Stromversorgung mit einem Direktumrichter
DE10323220B4 (de) 2003-05-22 2014-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Kurzschluss-Schaltung für einen Teilumrichter
JP2006320103A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Fuji Electric Systems Co Ltd 直列多重電力変換装置の制御装置

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403914A (zh) * 2010-09-15 2012-04-04 科孚德有限公司 模块开关、电换流器和用于驱动电换流器的方法
US9450508B2 (en) 2010-09-15 2016-09-20 Ge Energy Power Conversion Technology Limited Modular switch for an electrical converter, electrical converter, as well as method for operating an electrical converter
CN103460586A (zh) * 2011-04-07 2013-12-18 西门子公司 模块化整流器箱系统
CN103460586B (zh) * 2011-04-07 2016-03-02 西门子公司 模块化整流器箱系统
CN105471302A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN105515425A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105450070A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105450048A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105450072A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑
CN105450071A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471306A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105471307A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471259A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105471301A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105471303A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑
CN105471305A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN105450049A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105471304A (zh) * 2016-01-25 2016-04-06 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515427A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式全桥mmc自均压拓扑
CN105450069A (zh) * 2016-01-25 2016-03-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105515428A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑
CN105515426A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515424A (zh) * 2016-01-25 2016-04-20 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105610340A (zh) * 2016-01-25 2016-05-25 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105634316A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105634318A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥mmc自均压拓扑
CN105634317A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105634316B (zh) * 2016-01-25 2018-10-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105429491A (zh) * 2016-01-25 2016-03-23 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515424B (zh) * 2016-01-25 2018-10-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105515427B (zh) * 2016-01-25 2018-10-30 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式全桥mmc自均压拓扑
CN105471306B (zh) * 2016-01-25 2018-10-30 华北电力大学 基于不等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑
CN105450069B (zh) * 2016-01-25 2018-10-30 华北电力大学 基于等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN105897019A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 华北电力大学 一种基于等式约束的mmc自均压拓扑

Also Published As

Publication number Publication date
CA2620441A1 (en) 2007-03-08
JP2009506746A (ja) 2009-02-12
CN101253675B (zh) 2010-05-26
US7577008B2 (en) 2009-08-18
CA2620441C (en) 2013-06-18
US20080198630A1 (en) 2008-08-21
EP1920526A1 (de) 2008-05-14
NO336978B1 (no) 2015-12-07
JP4850910B2 (ja) 2012-01-11
DE502006006191D1 (de) 2010-04-01
EP1920526B1 (de) 2010-02-17
WO2007025828A1 (de) 2007-03-08
NO20081557L (no) 2008-03-28
DE102005041087A1 (de) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101253675B (zh) 带有分布式储能器的变流电路
CN100566106C (zh) 用于切换大数目的切换电压电平的转换器电路
US5953222A (en) Neutral point clamped converter
CN101268606B (zh) 故障情况下用于实现带有分布储能器的多相变流器的冗余工作模式的控制方法
CN102511123B (zh) 电力转换装置
CN101563838B (zh) 三电平功率变换器
US9214878B2 (en) Multilevel power converter circuit
CA2587421C (en) Converter circuit for switching of a multiplicity of switching voltage levels
CN101542867A (zh) 大功率应用的电力电子变换器
EP2940852B1 (en) Converter
US8461714B2 (en) Direct converter and system including a direct converter
CN103368428A (zh) 多电平电力变换器
CN102594182A (zh) 多电平逆变拓扑单元及多电平逆变器
CN106154086A (zh) 一种具有拓扑切换能力的mmc动态模拟子模块单元
CN103872931A (zh) 流控电压源电力转换器模块
CN103944420A (zh) 电源供应系统及其控制方法
US8687397B2 (en) Method for operating a direct converter circuit and device to carry out the method
CN102106075A (zh) 故障情况下用于实现带有分布储能器的多相变换器的冗余工作模式的控制方法
CN102594181A (zh) 多电平逆变拓扑单元及多电平逆变器
JP2012110099A (ja) 電力変換器の主回路構造
US9236769B2 (en) Control device
CN103595282A (zh) 模块化多电平变流器的变流模块电路
CN208608911U (zh) 无延迟半自驱动整流电路及无延迟半自驱动整流器
CN108206643A (zh) 功率单元及使用该功率单元的电力电子变换装置
CN112564528B (zh) 一种自平衡的模块化多电平换流器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240125

Address after: Nuremberg, Germany

Patentee after: Yinmengda Co.,Ltd.

Country or region after: Germany

Address before: Munich, Germany

Patentee before: SIEMENS AG

Country or region before: Germany

TR01 Transfer of patent right