CN104782034A - 变换器 - Google Patents

变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN104782034A
CN104782034A CN201380059851.7A CN201380059851A CN104782034A CN 104782034 A CN104782034 A CN 104782034A CN 201380059851 A CN201380059851 A CN 201380059851A CN 104782034 A CN104782034 A CN 104782034A
Authority
CN
China
Prior art keywords
accumulator
phase
phase module
diode
semiconductor switch
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.)
Pending
Application number
CN201380059851.7A
Other languages
English (en)
Inventor
A.祖克伯格
J.弗里特施
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.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB T&D Technology 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 ABB T&D Technology AG filed Critical ABB T&D Technology AG
Publication of CN104782034A publication Critical patent/CN104782034A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H02M7/42—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
    • H02M7/4837—Flying capacitor converters
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • 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
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters

Abstract

本发明涉及一种变换器(10)，其具有直流电压中间电路(14)和至少一个与直流电压中间电路(14)电气连接的相模块(24)，其带有从其出来的相导体(Lu)。直流电压中间电路(14)具有正电位端子(+VDC)、负电位端子(-VDC)和中性点端子(NP)。在正电位端子(+VDC)与中性点端子(NP)之间联接有第一蓄能器(16)而在中性点端子(NP)与负电位端子(-VDC)之间联接有第二蓄能器(18)。相导体(Lu)经由第一二极管(35')与正电位端子(+VDC)相连接而经由第二二极管(36')与负电位端子(-VDC)相连接。根据本发明，变换器另外具有用于给第一蓄能器(16)和第二蓄能器(18)充电的能量源(60)。能量源(60)一侧与中性点端子(NP)而另一侧与相导体(Lu)经由开关(62)相连接。

Description

变换器
技术领域
本发明涉及变换器(Umrichter)的领域、尤其涉及根据权利要求1的前序部分的变换器。另外，本发明涉及一种根据权利要求7的前序部分的用于运行变换器的方法。
背景技术
这样的变换器对于专业人士众所周知且尤其具有直流电压中间电路(Gleichspannungszwischenkreis)和逆变器(Wechselrichter)。包含在直流电压中间电路中的电容器或蓄能器为了其不被损坏须在变换器的整流器(Gleichrichter)与供电网连接之前被充电，因为否则直流电压中间电路中的电容器会受损或须针对这样的负载来设计。
同样显示出，在逆变器的相应的相模块中的电容器须从其最初完全放电的状态中被小心地充电，以此其在运行中不受损或无须针对较大的初始负载来设计。
发明内容
因此，本发明的目的是说明一种变换器，其使直流电压中间电路的小心的充电成为可能。另外，应说明一种用于运行这样的变换器的方法。
根据本发明，针对目的通过根据权利要求1的变换器和通过根据权利要求7的方法来实现。
根据本发明，变换器具有直流电压中间电路和与直流电压中间电路电气连接的至少一个相模块，其带有从其出来的相导体(Phasenleiter)，其中，直流电压中间电路(14)具有正电位端子(Potentialanschluss)、负电位端子和中性点端子(Mittelpunktanschluss)并且在正电位端子与中性点端子之间联接有第一蓄能器而在中性点端子与负电位端子之间联接有第二蓄能器，其中，相导体经由第一二极管与负电位端子相连接而经由第二二极管与负电位端子相连接，且其中，变换器另外具有用于给第一蓄能器和第二蓄能器充电的能量源，该能量源经由开关一方面与中性点端子而另一方面与相导体相连接。
因此，根据本发明的变换器具有被确定用于给第一蓄能器和第二蓄能器充电的能量源。该能量源使能够极其简单地给第一蓄能器以及第二蓄能器充电。因此，对于第一蓄能器和第二蓄能器的充电不需要整流器。
根据变换器的一优选的实施形式，该能量源通过变压器(Transformator)来构造，其中，该变压器在其次级侧上单相地来构造而在其初级侧上可与供电网连接。
变换器的该优选的实施形式使能够特别简单地给第一蓄能器和第二蓄能器充电。仅需要相模块的第一二极管和第二二极管。
根据变换器的一优选的实施形式，在第一电流回路中第一蓄能器经由中性点端子与能量源、该能量源经由相导体与第一二极管且该第一二极管与正电位端子串联地相连接。另外，在第二电流回路中第二蓄能器经由负电位端子与第二二极管且该第二二极管经由相导体与能量源串联地相连接。
变换器的该优选的实施形式使能够特别简单地给第一蓄能器和第二蓄能器充电。
根据变换器的一优选的实施形式，第一二极管通过带有受控的单向通电方向(Stromfuehrungsrichtung)的双向半导体开关来构造，并且/或者第二二极管通过带有受控的单向通电方向的双向半导体开关来构造。
与传统的变换器(其典型地具有带有受控的单向通电方向的双向半导体开关)相比，变换器的该优选的实施形式使本发明的特别简单的设计成为可能，因为除了能量源之外对于根据本发明的变换器不需要重要的新元件。
根据变换器的一优选的实施形式，该至少一个相模块具有与相模块相关联的另外的蓄能器，其一方面经由带有受控的单向通电方向的第二双向半导体开关与中性点端子且经由第一二极管与相导体相连接而另一方面经由带有受控的单向通电方向的第一双向半导体开关与中性点端子且经由第二二极管与相导体相连接。
在变换器的该优选的实施形式中，能量源又使能够特别简单地给相模块的另外的蓄能器充电。
根据变换器的另一优选的实施形式，与相模块相关联的另外的蓄能器在第三电流回路中串联地与第一双向半导体开关、能量源和第一二极管相联接，而在第四电流回路中另外的蓄能器串联地与第二二极管、能量源和第二双向半导体开关相联接。
该电路使能够借助于能量源高效地给另外的蓄能器充电。
根据本发明，根据本发明的变换器如下来运行：
- 以交变电压加载能量源，
- 闭合开关，
- 以能量源的电流的第一半波给第一蓄能器充电以及
- 以能量源的电流的第二半波给第二蓄能器充电，
其中，变换器具有直流电压中间电路和与直流电压中间电路电气连接的相模块，其带有从其出来的相导体，其中，直流电压中间电路至少具有正电位端子、负电位端子和中性点端子并且在正电位端子与中性点端子之间具有第一蓄能器而在中性点端子与负电位端子之间具有第二蓄能器，其中，相导体经由第一二极管与正电位端子而经由第二二极管与负电位端子相连接，且其中，变换器另外具有能量源，其可一方面与中性点端子而另一方面与相导体经由开关连接。
该根据本发明的方法使能够借助于能量源简单地给第一蓄能器和第二蓄能器充电。
根据本发明的一优选的实施形式，相模块具有属于该相模块的另外的蓄能器，其一方面经由第一二极管与相导体且经由带有受控单向通电方向的第二半导体开关与中性点端子相连接而另一方面经由第二二极管与相导体且经由带有受控单向通电方向的第一半导体开关与中性点端子相连接，其中，该方法具有以下另外的步骤：
- 闭合第一半导体开关和第二半导体开关中的至少一个，
- 借助于能量源给属于相模块的另外的蓄能器充电。
该优选的方法使能够简单地给相模块的另外的蓄能器充电。
根据本发明的一优选的实施形式，并行于第一蓄能器和第二蓄能器的充电来给属于相模块的另外的蓄能器充电。
该优选的方法使能够快速且可靠地给另外的蓄能器充电。
根据本发明的一优选的实施形式，闭合第一半导体开关和第二半导体开关，且借助于能量源的正的和负的半波给属于相模块的另外的蓄能器充电。
该优选的方法使能够借助于交变电压源(例如联接到低压供电网处的变压器)高效地给另外的蓄能器充电。
根据本发明的另一优选的实施形式，该至少一个相模块是第一相模块且变换器(10)具有第二相模块，其中，第二相模块具有属于第二相模块的另外的蓄能器，其一方面经由第二相模块的第一二极管与另外的相导体且经由第二相模块的带有受控单向通电方向的第二半导体开关与正电位端子相连接而另一方面经由第二相模块的第二二极管与另外的相导体且经由第二相模块的带有受控单向通电方向的第一半导体开关与负电位端子相连接，其中，该方法具有以下另外的步骤：
- 闭合第二相模块的第一半导体开关和第二相模块的第二半导体开关，
- 借助于直流电压中间电路的第一蓄能器和第二蓄能器给属于第二相模块的另外的蓄能器充电。
该方法使能够简单地给在变换器的第二相模块中的另外的蓄能器充电。
根据本发明的一优选的实施形式，并行于第一蓄能器和第二蓄能器的充电来给属于第二相模块的另外的蓄能器充电。
该优选的方法使能够快速且可靠地给第二相模块的另外的蓄能器充电。
根据本发明的一优选的实施形式，该方法具有以下另外的步骤：
- 将第一相导体与第二相导体连接，
- 打开第一相模块的第一半导体开关，
- 打开第二相模块的第二半导体开关，
- 闭合第一相模块的第二半导体开关，
- 闭合第二相模块的第一半导体开关，
- 给第一相模块的另外的蓄能器和第二相模块的另外的蓄能器充电。
该方法使能够借助于直流电压中间电路给第一相模块的另外的蓄能器和第二相模块的另外的蓄能器充电或保持在第一相模块的另外的蓄能器和第二相模块的另外的蓄能器中的电荷。例如，直流电压中间电路可如上面所述那样来充电，或者假如仅需维持在直流电压中间电路中的电荷，这可经由变换器的整流器来获得。
本发明的另外的优选的实施形式在另外的从属权利要求中来说明且由优选的实施形式的说明得出。
附图说明
本发明的优选的实施形式以示例性的方式参考附图来说明。本发明的这些优选的实施形式不是本发明的限制性的示例。
附图纯示意性地显示。其中，
图1显示了一变换器，其一方面联接到供电网处而另一方面联接到负载处，其中，另外能量源被联接到变换器处；
图2显示了图1中的变换器的详细视图；以及
图3显示了变换器的相模块。
具体实施方式
图1显示了变换器10。该变换器在网络侧具有已知的整流器12，其例如构造为二极管整流器。所示的整流器12实施为24脉冲整流器。其它实施方案同样可能。整流器12经由变压器13和开关与供电网15相连接。供电网例如可以是中压供电网且例如具有在1kV与30kV之间、优选地在5kV与10kV之间的电压且实施成三相。在直流电压侧，整流器12与直流电压中间电路14相连接。
如在图1和图2中所示，直流电压中间电路14具有正电位端子+VDC和负电位端子-VDC。在直流电压中间电路14中，在正电位端子+VDC与负电位端子-VDC之间第一蓄能器16和第二蓄能器18彼此串联布置。在第一蓄能器16与第二蓄能器18之间的中点形成中性点端子NP。
典型地，第一蓄能器16和第二蓄能器18各通过一个电容器或通过多个电容器来构造。
在直流电压中间电路14处联接有逆变器22，其通过直流电压中间电路14来供电。所示的逆变器22构造成三相，然而也可构造成两相或多于三相。对于每个相u、v、w，逆变器22具有相模块24、26、28，其在输入侧与直流电压中间电路14相连接而在输出侧具有相导体Lu、Lv、Lw，其可切换地至少可与正电位端子+VDC、中性点端子NP或负电位端子-VDC连接。
如图3详细显示且还由图2得悉的那样，每个相模块24、26、28具有六个串联的带有受控的单向通电方向的双向半导体开关31、32、33、34、35、36，其因此在五个星形汇接点(Sternpunkt)41、42、43、44、45处相互连接。
第三半导体开关33一方面与正电势+VDC和第四星形汇接点44相连接。第二半导体开关32一方面与第四星形汇接点44而另一方面与第二星形汇接点42相连接。第五半导体开关35一方面与第二星形汇接点42而另一方面与第一星形汇接点41相连接。第六半导体开关36一方面与第一星形汇接点41而另一方面与第五星形汇接点45相连接。第一半导体开关31一方面与第五星形汇接点45而另一方面与第三星形汇接点43相连接。第四半导体开关34一方面与第三星形汇接点43而另一方面与负电位端子-VDC相连接。
带有受控的单向通电方向的第五双向半导体开关35具有第一二极管35'。其例如可反平行于IGBT来实施或通过被集成到半导体开关中的二极管来构造。
带有受控的单向通电方向的第六双向半导体开关36具有第二二极管36'。其例如可反平行于IGBT来实施或通过被集成到半导体开关中的二极管来构造。
另外，每个相模块24、26、28在第二星形汇接点42与第五星形汇接点45之间具有另外的蓄能器50。另外，第四星形汇接点44经由带有受控的单向通电方向的第七双向半导体开关37在朝向中性点端子NP的方向上与中性点端子NP相连接。中性点端子NP经由带有受控的单向通电方向的第八双向半导体开关38在朝向第三星形汇接点43的方向上与第三星形汇接点43相连接。
另外，相对于相u的相模块24的第一星形汇接点41与所属的相导体Lu相连接，相对于相v的相模块26的第一星形汇接点41与所属的相导体Lv相连接而相对于相w的相模块28的第一星形汇接点41与相导体Lw相连接。
如在图1和2中所示，变换器10根据本发明具有能量源60，其布置在中性点端子NP与相导体Lu、Lv、Lw中的一个(例如相导体Lu)之间。在中性点端子NP与能量源60之间的连接导线中布置有开关62，其然而也可在能量源60与相导体Lu之间。例如，开关62可由高压继电器来构造。在该示例中，能量源60通过在初级侧上三相构造的变压器来构造，该变压器在次级侧上是单相的。备选地，可使用任何交变电压源，例如低压变换器。能量源60例如可通过典型地具有直至1000V、尤其在380V与690V之间的电压的低压网络来供电。
如在图1中所示，在逆变器22的输出处可存在已知的过滤器64。在输出侧，在逆变器22处或者倘若存在过滤器64在过滤器64处联接有电气负载66、尤其电机。
所提及的带有受控的单向通电方向的双向半导体开关分别通过带有反平行二极管的IGBT来实施。代替该实施方案，带有受控的单向通电方向的双向半导体开关也可如下来构造，例如带有反平行二极管的IGCT。
每个相模块24、26、28的第一半导体开关31、第二半导体开关32、第三半导体开关33、第四半导体开关34、第五半导体开关35和第六半导体开关36的二极管的导通方向相应朝向正电势+VDC，第七半导体开关37的二极管的导通方向朝向第四星形汇接点44而第八半导体开关38的二极管的导通方向从第三星形汇接点43指离。
根据本发明的变换器10如下来运行。
为了给最初放电的第一蓄能器16和同样最初放电的第二蓄能器18充电，原则上仅需要经由相导体直接与能量源60相连接的相模块。原则上，能量源60可与相导体Lu、相导体Lv或相导体Lw相连接。在该实施例中选择相导体Lu和相模块24。同样地，仅需要该相模块24以给另外的蓄能器50充电。假如未另外说明，下面的实施方案仅涉及相模块24，其具有相导体Lu且与能量源60直接连接。因此，另外的相模块26、28最初是可选的。
为了给第一蓄能器16和第二蓄能器18充电，首先打开所有半导体开关31、32、33、34、35、36、37、38，从而在相模块24中没有电流能流动。然后，闭合开关62。因此，电流可从能量源60经由相导体Lu流动至第一星形汇接点41且经由第五半导体开关35、第二半导体开关32和第三半导体开关33流动至第一蓄能器16。然后，电流通过第一蓄能器16流回至能量源60，由此给第一蓄能器16充电。另外，电流可从能量源60通过第二蓄能器18、第四半导体开关34、第一半导体开关31和第六半导体开关36流动至第一星形汇接点41且从那里经由相导体Lu流回至能量源60，由此给第二蓄能器18充电。因此，可高效地借助于联接在中性点端子NP与相导体Lu之间的能量源60给第一蓄能器16和第二蓄能器18充电。有利地证实，通过能量源60在中性点端子NP与相导体Lu之间施加交变电压。
因此，在上述电路中对于发明重要的是包含在半导体开关中的二极管，尤其重要的是，至少一个第一二极管35'在相导体Lu与正电位端子+VDC之间布置成使得电流可从相导体Lu经由第一二极管35'流动至正电位端子+VDC。另外重要的是，至少一个第二二极管36'在负电位端子-VDC与相导体Lu之间布置成使得电流可从负电位端子-VDC流动至相导体Lu。第一二极管35'或其功能例如可通过第五半导体开关35而第二二极管36'或其功能例如可通过第六半导体开关36来提供。代替一个二极管，多个二极管也可彼此串联地且彼此在相同的通过方向上来布置。
为了借助于能量源60给另外的蓄能器50充电，闭合第一半导体开关31和/或第二半导体开关32。优选地，在闭合开关62之前闭合第一半导体开关31和/或第二半导体开关32，使得在第一蓄能器16、第二蓄能器18和另外的蓄能器50充电时相应的电压相互提升。一旦在另外的蓄能器50中达到期望的电压，打开第一半导体开关31和第二半导体开关32。如果期望的话，这典型地是该情况，可如上所述来进一步提高在第一蓄能器16中和在第二蓄能器18中的电压。
假如第一半导体开关31闭合，电流可从能量源60经由第一星形汇接点41流动至第二星形汇接点42。从第二星形汇接点42，电流经由另外的蓄能器50和第一半导体开关31流动至第三星形汇接点43且经由中性点端子NP流回至能量源60。在第三星形汇接点43与中性点端子NP之间布置有第三二极管38'，其例如可通过第八半导体开关38来实现。第三二极管38'的导通方向被选择成使得电流可从第三星形汇接点43流动至中性点端子NP。
假如第二半导体开关32闭合，电流可从能量源60经由第四星形汇接点44且通过闭合的第二半导体开关32流动至第二星形汇接点42。然后，电流从第二星形汇接点42经由另外的蓄能器50流动至第五星形汇接点45且然后经由第一星形汇接点41流回至能量源60。在第四星形汇接点44与中性点端子NP之间布置有第四二极管37'，其例如可通过第七半导体开关37来实现。第四二极管37'的导通方向被选择成使得电流可从中性点端子NP流动至第四星形汇接点44。
因此给另外的蓄能器50充电。
一旦另外的蓄能器50达到期望的电压，打开第一半导体开关31和第二半导体开关32。另外，一旦第一蓄能器16和第二蓄能器18达到期望的电压，打开开关62。
如在图2中所示，变换器典型地除了用于相u的相模块24之外具有用于相v、w的另外的相模块26、28，其中，它们与用于相u的上述相模块24相同地来构造且因此尤其具有另外的蓄能器50。另外的相模块26、28的另外的蓄能器50与相模块24的另外的蓄能器50同时被充电。相模块24、26、28的另外的蓄能器50的充电过程同时进行。
如下给相对于相v的相模块26的另外的蓄能器50充电。
为了给相对于相v的相模块26的另外的蓄能器50充电，在相模块26中第三半导体开关33、第二半导体开关32、第一半导体开关31和第四半导体开关34被闭合。因此，在相模块26中构造有从正电位端子+VDC通过第三半导体开关33、第二半导体开关32、另外的蓄能器50、第一半导体开关31和第四半导体开关34的电流路径且另外的蓄能器50并行于直流电压中间电路14被充电。一旦另外的蓄能器50充了电，至少一个且优选地所有刚才闭合的半导体开关31、32、33、34又被打开。
如果变换器具有另外的相模块、尤其相对于相w的相模块28，另外的蓄能器50在该或相应的相模块中类似且同时于在相对于相v的相模块26中的另外的蓄能器50被充电。
此外说明了直流电压中间电路14的第一蓄能器16和第二蓄能器18以及在相模块24、26、28中的另外的蓄能器50的电荷守恒(Ladungserhaltung)如何实现。
典型地借助于整流器12来维持直流电压中间电路14的第一蓄能器16和第二蓄能器18的电荷，但是也可如上所述利用能量源60来充电或维持。又假定所有半导体开关最初被打开。
在开关62打开的情况下，在变换器10的相模块24、26、28的第一相模块24'和第二相模块26'中以下半导体开关被闭合。在第一相模块24'中、例如在相对于相u的相模块24中，第三半导体开关33和第二半导体开关32被闭合，其中，第一相模块24'的另外的半导体开关保持打开。在第二相模块26'中、例如在相对于相v的相模块26中，第一半导体开关31和第四半导体开关34被闭合，其中，第二相模块26'的另外的半导体开关保持打开。另外接下来假定相导体Lu与相导体Lv相连接，例如经由电机66的电感或还通过在总归存在的过滤器64中的合适的电流路径。因此构造以下电流路径。从正电位端子+VDC，电流路径在第一相模块24'中经由第三半导体开关33和第二半导体开关32经由另外的蓄能器50通向第五星形汇接点45且经由第二二极管36'通向相导体Lu。经由相导体Lu 和相导体Lv，电流路径通向第二相模块26'。在第二相模块26'中，电流路径从第一星形汇接点41经由第一二极管35'通向第二星形汇接点42且从该第二星形汇接点经由另外的蓄能器50、第一半导体开关31和第四半导体开关34通向负电位端子-VDC。因此，通过所述电流路径，电流可流动通过第一相模块24'的另外的蓄能器50以及通过第二相模块26'的另外的蓄能器50，由此，这些蓄能器被充电。一旦第一相模块24'和第二相模块26'的另外的蓄能器50达到期望的电压，打开电流路径。
以类似的方式，相对于相v的相模块26的和相对于相w的相模块28的另外的蓄能器50也可被充电。同样地，相对于相w的相模块28的和相对与相u的相模块24的另外的蓄能器50可被充电。
在本发明的另一实施形式中，整流器代替由上述二极管整流器而由主动式整流器来构造。该整流器例如对于每个相具有一个相模块，如其在图3中所示。相模块的相导体被与在图1中所示的变压器13相联接。在直流电压侧，相模块被联接到直流电压中间电路14处。用于在主动式整流器的相模块中的另外的蓄能器50的充电的充电过程类似于在用于相v的相模块26中的另外的蓄能器50的充电实现。
附图标记清单
10 变换器
12 整流器
13 变压器
14 直流电压中间电路
15 供电网
16 第一蓄能器
18 第二蓄能器
22 逆变器
24 用于相u的相模块
24' 第一相模块
26 用于相v的相模块
26' 第二相模块
28 用于相w的相模块
31 第一半导体开关
32 第二半导体开关
33 第三半导体开关
34 第四半导体开关
35 第五半导体开关
35' 第一二极管
36 第六半导体开关
36' 第二二极管
37 第七半导体开关
37' 第四二极管
38 第八半导体开关
38' 第三二极管
41 第一星形汇接点
42 第二星形汇接点
43 第三星形汇接点
44 第四星形汇接点
45 第五星形汇接点
50 另外的蓄能器
60 能量源
62 开关
64 过滤器
66 负载
+VDC 正电位端子
-VDC 负电位端子
NP 中性点端子
u,v,w 相
Lu 至相u的相导体
Lv 至相v的相导体
Lw 至相w的相导体。

Claims (14)

1. 一种变换器，其具有直流电压中间电路(14)和与所述直流电压中间电路(14)电气连接的至少一个相模块(24)，所述相模块带有从其出来的相导体(Lu)，
其中，所述直流电压中间电路(14)具有正电位端子(+VDC)、负电位端子(-VDC)和中性点端子(NP)并且在所述正电位端子(+VDC)与所述中性点端子(NP)之间联接有第一蓄能器(16)而在所述中性点端子(NP)与所述负电位端子(-VDC)之间联接有第二蓄能器(18)，
其中，所述相导体(Lu)经由第一二极管(35')与所述正电位端子(+VDC)相连接而经由第二二极管(36')与所述负电位端子(-VDC)相连接，其特征在于，所述变换器另外具有用于给所述第一蓄能器(16)和所述第二蓄能器(18)充电的能量源(60)，所述能量源(60)一方面与所述中性点端子(NP)而另一方面与所述相导体(Lu)经由开关(62)相连接。
2. 根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述能量源(60)是变压器，在其次级侧上单相地来构造而在其初级侧上能够与供电网连接。
3. 根据权利要求1或2所述的变换器，其特征在于，在第一电流回路中所述第一蓄能器(16)经由所述中性点端子(NP)与所述能量源(60)、所述能量源经由所述相导体(Lu)与所述第一二极管(35')而所述第一二极管(35')与所述正电位端子(+VDC)串联连接，在第二电流回路中所述第二蓄能器(18)经由所述负电位端子(-VDC)与所述第二二极管(36')而所述第二二极管(36')经由所述相导体(Lu)与所述能量源(60)串联连接。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的变换器，其特征在于，所述第一二极管(35')通过带有受控的单向通电方向的双向半导体开关(35)来构造，并且/或者所述第二二极管(36')通过带有受控的单向通电方向的双向半导体开关(36)来构造。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的变换器，其特征在于，至少一个所述相模块(24)具有与所述相模块(24)相关联的另外的蓄能器(50)，其一方面经由带有受控的单向通电方向的第二双向半导体开关(32)与所述中性点端子(NP)且经由所述第一二极管(35')与所述相导体(Lu)相连接而另一方面经由带有受控的单向通电方向的第一双向半导体开关(31)与所述中性点端子(NP)且经由所述第二二极管(36')与所述相导体(Lu)相连接。
6. 根据权利要求5所述的变换器，其特征在于，与所述相模块(24) 相关联的另外的所述蓄能器(50)在第三电流回路中串联地与所述第一双向半导体开关(31)、所述能量源(60)和所述第一二极管(35')相联接，而在第四电流回路中另外的所述蓄能器(50)串联地与所述第二二极管(36')、所述能量源(60)和所述第二双向半导体开关(32)相联接。
7. 一种用于运行尤其根据权利要求1至6中任一项所述的变换器的方法，所述变换器具有直流电压中间电路(14)和与所述直流电压中间电路(14)电气连接的相模块(24)，其带有从其出来的相导体(Lu)，
其中，所述直流电压中间电路(14)具有至少一个正电位端子(+VDC)、负电位端子(-VDC)和中性点端子(NP)并且在所述正电位端子(+VDC)与所述中性点端子(NP)之间具有第一蓄能器(14)而在所述中性点端子(NP)与所述负电位端子(-VDC)之间具有第二蓄能器(18)，
其中，所述相导体(Lu)经由第一二极管(35')与所述正电位端子(+VDC)相连接而经由第二二极管(36')与所述负电位端子(-VDC)相连接，其特征在于，所述变换器另外具有能量源(60)，其一方面与所述中性点端子(NP)而另一方面与所述相导体(Lu)经由开关(62)能够连接，并且所述方法包括以下步骤：
- 以交变电压加载所述能量源(60)，
- 闭合所述开关(62)，
- 以所述能量源(60)的电流的第一半波给所述第一蓄能器(16)充电以及
- 以所述能量源(60)的电流的第二半波给所述第二蓄能器(18)充电。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相模块(24)具有属于所述相模块(24)的另外的蓄能器(50)，其一方面经由所述第一二极管(35')与所述相导体(Lu)且经由带有受控的单向通电方向的第二半导体开关(32)与所述中性点端子(NP)相连接而另一方面经由所述第二二极管(36')与所述相导体(Lu)且经由带有受控的单向通电方向的第一半导体开关(31)与所述中性点端子(NP)相连接，其中，所述方法具有以下另外的步骤：
- 闭合所述第一半导体开关(31)和所述第二半导体开关(32)中的至少一个，
- 借助于所述能量源(60)给属于所述相模块(24)的另外的所述蓄能器(50)充电。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，属于所述相模块(24)的另外的所述蓄能器(50)的充电并行于所述第一蓄能器(16)和所述第二蓄能器(18)的充电实现。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
- 闭合所述第一半导体开关(31)和所述第二半导体开关(32)，以及
- 借助于所述能量源(60)的正的和负的半波给属于所述相模块(24)的另外的所述蓄能器(50)充电。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个所述相模块(24)是第一相模块(24')且所述变换器(10)具有第二相模块(26')，其中，所述第二相模块(26')具有属于所述第二相模块(26')的另外的蓄能器(50)，其一方面经由所述第二相模块(26')的第一二极管(35')与另外的相导体(Lv)且经由所述第二相模块(26')的带有受控单向通电方向的第二半导体开关(32)与所述正电位端子(+VDC)相连接而另一方面经由所述第二相模块(26')的第二二极管(36')与另外的所述相导体(Lv)且经由所述第二相模块(26')的带有受控单向通电方向的第一半导体开关(31)与所述负电位端子(-VDC)相连接，其中，所述方法具有以下另外的步骤：
- 闭合所述第二相模块(26')的第一半导体开关(31)和所述第二相模块(26')的第二半导体开关(32)，
- 给属于所述第二相模块(26')的另外的所述蓄能器(50)充电。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，属于所述第二相模块(26')的另外的所述蓄能器(50)的充电并行于所述第一蓄能器(16)和所述第二蓄能器(18)的充电实现。
13. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，
- 将所述第一相导体(Lu)与所述第二相导体(Lv,Lw)连接，
- 打开所述第一相模块(24')的第一半导体开关(31)，
- 打开所述第二相模块(26')的第二半导体开关(32)，
- 闭合所述第一相模块(24')的第二半导体开关(32)，
- 闭合所述第二相模块(26')的第一半导体开关(31)，
- 给所述第一相模块(24')的另外的蓄能器(50)和所述第二相模块(26')的另外的蓄能器(50)充电。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于将所述第一相导体(Lu)与所述第二相导体(Lv)经由电感连接。
CN201380059851.7A 2012-11-16 2013-11-13 变换器 Pending CN104782034A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12192990.5 2012-11-16
EP12192990.5A EP2733837A1 (de) 2012-11-16 2012-11-16 Umrichter
PCT/EP2013/073743 WO2014076138A1 (de) 2012-11-16 2013-11-13 Umrichter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104782034A true CN104782034A (zh) 2015-07-15

Family

ID=47429537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380059851.7A Pending CN104782034A (zh) 2012-11-16 2013-11-13 变换器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150249400A1 (zh)
EP (1) EP2733837A1 (zh)
CN (1) CN104782034A (zh)
AU (1) AU2013346893A1 (zh)
BR (1) BR112015010874A2 (zh)
WO (1) WO2014076138A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102166362B1 (ko) * 2013-12-18 2020-10-15 오티스 엘리베이터 컴파니 다중-레벨 회생 드라이브를 위한 버스 커패시터 뱅크 구성
EP3186878B1 (en) 2014-08-26 2019-04-24 ABB Schweiz AG Charging of split dc links of a converter system
DE102016203150A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandler und elektrisches Antriebssystem mit einem Spannungswandler

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101796710A (zh) * 2007-08-28 2010-08-04 大金工业株式会社 直接式交流电力转换装置
JP2011109801A (ja) * 2009-11-17 2011-06-02 Fuji Electric Systems Co Ltd ３レベル電力変換装置の初期充電回路

Family Cites Families (4)

* 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
RU2402144C2 (ru) * 2006-02-01 2010-10-20 Абб Рисерч Лтд Коммутационная ячейка и схема преобразователя для переключения большого количества уровней напряжения
EP2652867B1 (en) * 2010-12-13 2022-03-30 ABB Schweiz AG Multi-level voltage converter
US9252670B2 (en) * 2012-12-19 2016-02-02 General Electric Company Multilevel converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101796710A (zh) * 2007-08-28 2010-08-04 大金工业株式会社 直接式交流电力转换装置
JP2011109801A (ja) * 2009-11-17 2011-06-02 Fuji Electric Systems Co Ltd ３レベル電力変換装置の初期充電回路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUI WANG等: "Self-precharge of floating capacitors in a five-level ANPC inverter", 《IEEE》 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014076138A1 (de) 2014-05-22
BR112015010874A2 (pt) 2017-07-11
US20150249400A1 (en) 2015-09-03
EP2733837A1 (de) 2014-05-21
AU2013346893A1 (en) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110677060B (zh) 功率变换系统及其中直流母线电容的预充电方法
US9083230B2 (en) Multilevel voltage source converters and systems
US9680392B2 (en) Modular multi-level converter
CN105450013B (zh) Dc/dc变换器
US9748848B2 (en) Modular multilevel DC/DC converter for HVDC applications
US9166501B2 (en) Power supply unit for converting power between DC and AC and operating method of the same
CN104348376B (zh) 多电平变流器系统
KR101698940B1 (ko) 전력 전자 컨버터
US9197088B2 (en) Module for converting voltage between a high-voltage electrical network of an aircraft and an energy storage element
CN108566101A (zh) 模块化电源系统
US20090244936A1 (en) Three-phase inverter
US20140226377A1 (en) Electrical converter system
CN104685771A (zh) 电力变换装置
Zheng et al. Modular universal converter for MVDC applications
KR20110056427A (ko) 인버터용 격리 회로
CN102484372A (zh) 太阳能发电用功率调节器
CN104135141B (zh) 一种用于串联igbt动态均压控制的取能电路
EP3046246A2 (en) Multilevel active rectifiers
EP3726722A1 (en) Interleaved power converter
CN107370365B (zh) 高压直流输电dc-dc变换器及采用该变换器实现电压充放电的方法
US20180241321A1 (en) Voltage source converter and control thereof
CN104782034A (zh) 变换器
CN104734485A (zh) 一种Boost全桥电路启动冲击电流谐振抑制方法
CN106464134B (zh) 转换器
CN112714992A (zh) 用于车辆侧电能存储器的充电电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150715