CN1060601C - 多级逆变器 - Google Patents

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Abstract

多级逆变器包括：交流输出端子：至少四个具有不同电压的直流输入端子；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关 装置。多级逆变器还包括多个钳位二极管；多个第一缓冲电路，每一个包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与一个开关装置并联连接；和多个放电电路，每一个包括至少一个电阻，并连接在第一缓冲电路中的一个和直流输入端子之间。

Description

多级逆变器
本发明涉及多级逆变器，更具体地说，涉及可以抑制缓冲损失的多级逆变器。
将直流电转换成交流电的逆变器用于不间断电源、变频器等。在逆变器中，多于三级输出的多级逆变器能够转换的电压大于组成多级逆变器的开关所处理的电压，另外，与一般两级输出的逆变器相比，因为能够输出中间电压，故还能够获得质量较佳的输出波形。
在逆变器中，每个开关都设有缓冲电路，以防止过压。若逆变器中无缓冲电路，则开关会由于开关操作过程中每个开关产生的浪涌电压而损坏。
利用充电／放电缓冲电路的四级逆变器示于图11。在图11中，设有直流输入端子1A-1D、交流输出端子2、正侧反向导通开关(inverse-conduting switch)3A-3C、负侧反向导通开关4A-4C。图中还有杂散电感5A-5D和分别包括充电／放电缓冲电容6A-6F、充电／放电缓冲二极管7A-7F、充电／放电缓冲电阻8A-8F组成的充电／放电缓冲电路以及钳位二极管11A-11D。
当反向导通开关3A-3C，4A-4C导通／截止时，等于四级直流输入端子1A-1D电位的四级电位便在交流输出端子2上产生。
若在电流正在通过杂散电感5A和正侧反向导通开关3A、3B和3C流到交流输出端子2的状态下，正侧反向导通开关3A截止，则正侧反向导通开关3A上的电压就会由于杂散电感5A的残余能量而升高。若这个电压超过了充电／放电缓冲电容6A的电压，则正向电压就会加在充电／放电缓冲二极管7A上，使之变成导通状态。结果，杂散电感5A的残余能量就会流入充电／放电缓冲电容6A，而被其吸收。这时，正侧反向导通开关3A上的电压即被充电／放电缓冲电容6A的电压所钳位。当正侧反向导通开关3A处于导通状态时，充电／放电缓冲电容6A上的电压被充电／放电缓冲电阻8A放电到0伏。
图12和图13表示利用钳位缓冲电路的三级逆变器，它们分别是1995年日本电气工程师协会全国年会报告1178提出的电路的一部分。
在图12中，设有直流输入端子1A-1C、交流输出端子2、正侧反向导通开关3A-3B和负侧反向导通开关4A-4B。图中还有杂散电感5A-5C、分别包括钳位缓冲电容10A-10D和钳位缓冲二极管12A-12D的钳位缓冲电路、钳位二极管11A-11B、钳位缓冲电阻9A-9D和二极管13A，13B。
在图12中，假定直流输入端子1A-1C之间的每一个电压都是VDC，钳位缓冲电容10A上的电压被钳位缓冲电阻9A保持为VDC，而正侧反向导通开关3A的最大电压变成VDC。类似地，正侧反向导通开关3B的最大电压被钳位缓冲电阻9B变成VDC。
在图13中，设有直流输入端子1A-1C、交流输出端子2、正侧反向导通开关3A-3B和负侧反向导通开关4A-4B。图中还有杂散电感5A-5C、分别包括钳位缓冲电容10A-10D和钳位缓冲二极管12A-12D的钳位缓冲电路、钳位二极管11A-11B和钳位缓冲电阻9A-9D。
在图13中，假定直流输入端子1A-1C之间的每一个电压都是VDC，钳位缓冲电容10A上的电压被钳位缓冲电阻9A保持为VDC，而钳位二极管11A的最大电压变成VDC。类似地，钳位缓冲电容10B上的电压被钳位缓冲电阻9B保持为VDC，而钳位二极管11B的最大电压变成VDC。
但是，在图11所示的利用充电／放电缓冲电路的传统的多级逆变器中，有这样一个问题，即，由于充电／放电缓冲电阻的缘故，缓冲损失变大，功率转换效率无法提高。
另外，就图12和13所示的利用传统钳位缓冲电路的传统多级逆变器而论，它们尚未应用于四级或更多级的逆变器。因此，充电／放电缓冲电路尚未用于四级或更多级输出的多级逆变器。
因此，本发明的一个目的是提供一种利用钳位缓冲电路的、能够抑制浪涌电压、因而能够抑制多级逆变器中缓冲电路损失的四级或更多级输出的多级逆变器。
通过提供这样的多级逆变器可以达到本发明的这些和其他目标，该种多级逆变器包括：交流输出端子；至少四个具有不同电压的直流输入端子，其中第一个直流输入端子具有最高电压，而第二直流输入端子具有最低电压；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个都分别包括多个串联连接的开关装置。该多级逆变器特征在于还包括：多个钳位二极管，其中每一个分别连接在第一和第二直流输入端子以外的其他直流输入端子与正臂和负臂中的一个之间；多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述各开关装置中的一个并联连接；和多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述第一缓冲电路中的一个和直流输入端子之间。
当通过参照以下联系附图的详细叙述而对本发明有更深入的理解时，将容易获得对本发明的更全面的评价及其许多附带的优点。附图中：
图1是按照本发明第一实施例的四级逆变器的电路图；
图2是按照本发明第二实施例的六级逆变器的电路图；
图3是按照本发明第三实施例的三相逆变器的电路图；
图4是按照本发明第四实施例的四级逆变器的电路图；
图5是按照本发明第五实施例的四级逆变器的电路图；
图6是按照本发明第六实施例的三相逆变器的电路图；
图7是按照本发明第七实施例的四级逆变器的电路图；
图8是按照本发明第八实施例的六级逆变器的电路图；
图9是按照本发明第九实施例的四级逆变器的电路图；
图10是按照本发明第十实施例的三相逆变器的电路图；
图11是带有传统充电／放电缓冲电路的传统四级逆变器一个实例的电路图；
图12是带有钳位缓冲电路的传统三级逆变器一个实例的电路图；
图13是带有钳位缓冲电路的传统三级逆变器一个实例的电路图；以及
图14是传统四级逆变器另一个实例的电路图。
现参见附图，在所有这些图中，类似的标号指相同或对应的部件，下面将描述本发明的几实施例。
现利用图1描述本发明的第一实施例。图1表示带有钳位缓冲电路的四级逆变器。在图1中，设有直流输入端子1A-1D、交流输出端子2、包括串联连接的正侧反向导通开关3A-3C的正臂和包括串联连接的负侧反向导通开关4A-4C的负臂。图中还有：杂散电感5A-5D；钳位二极管11A-11D；第一缓冲电路，例如与反向导通开关3A-3C及4A-RC并联连接的分别包括串联连接的钳位缓冲电容10A-10F和钳位缓冲二极管12A-12F的各钳位缓冲电路；和分别包括钳位缓冲电阻9A-9F和二极管13A-13F的各放电电流。
在这个多级逆变器中，当反向导通开关3A-3C，4A-4C导通／截止时，交流输出端子2可以输出等于四个直流输入端子1A-1D的电压的四级电压。下面将描述电路的工作情况。另外，这里假定直流输入端子1A，1B，1C和1D的电压分别为VA，VB，VC和VD，而相邻直流输入端子1A-1D之间的电压相等，并且VA=3×VDC，VB=2×VDC，VC=VDC，VD=0。
若正侧反向导通开关3A截止，则正侧反向导通开关3A的电压由于杂散电感5A的残余能量而增大。当正侧反向导通开关3A的电压超过钳位缓冲电容10A的电压时，正向电压加在钳位缓冲二极管12A上，于是它处于导通状态。结果，杂散电感5A的能量便流到钳位缓冲电容10A上。这时，正侧反向导通开关3A的电压被钳位缓冲电容10A的电压钳位。钳位缓冲电容10A的电压略为增大，以便吸收杂散电感5A的能量，但是它被钳位缓冲电阻9A通过二极管13A放电到电压(VA-VB)。
增大钳位缓冲电容10A的电容量，可以抑制钳位缓冲电容10A上电压的增大，加在正侧反向导通开关3A的最大电压可以降低至电压(VA-VB)，亦即VDC。
上面对于正侧反向导通开关3A的描述同样适用于正侧反向导通开关3B和3C以及负侧反向导通开关4A-4C。
另外，尽管上面描述的是反向导通开关3A-3C和4A-4C截止时的工作情况，但是当反向导通开关3A-3C和4A-4C处于稳态或导通状态时，加在反向导通开关3A-3C和4A-4C上的最大电压也分别被钳位缓冲电容10A-10F的最大电压钳位。
如上所述，有可能降低加在反向导通开关3A-3C和4A-4C的最大电压，因而抑制浪涌电压，从而抑制缓冲电路的损失就成为可能。
另外，也有可能增大反向导通开关3A-3C和4A-4C的电压利用系数(工作电压／反向导通开关耐压)以及增大逆变器的最大转换电压。
接着，利用图2描述本发明的第二实施例。第二实施例是通过将第一实施例应用于六级逆变器而获得的。在图2中，设有直流输入端子1A-1F、交流输出端子2、包括串联连接的正侧反向导通开关3A-3E的正臂和包括串联连接的负侧反向导通开关4A-4E的负臂。图中还有杂散电感5A-5F、钳位二极管11A-11H、诸如与反向导通开关3A-3E和4A-4E并联连接的分别包括串联连接的钳位缓冲电容10A-10J和钳位缓冲二极管12A-12J的钳位缓冲电路等的第一缓冲电路、和分别包括串联连接的钳位缓冲电阻9A-9J和二极管13A-13J的放电电路。
第二实施例的电路工作情况与第一实施例相同。即使当本发明应用于六级逆变器，它也有可能抑制缓冲电路的损失和增大逆变器的最大转换电压。
接着，利用图3描述本发明的第三实施例。这第三实施例是通过将第一实施例应用于三相四级逆变器而获得的。这里，在图3中，(A)-(F)和(a)-(f)分别连接在同一标号之间。在图3中，设有直流输入端子1A-1D、杂散电感5A-5D、钳位缓冲电阻9A-9F，它们交互地处在U，V，W三相中。作为U，V，W三相的元件组，设置有：交流输出端子2U，2V，2W；包括串联连接的正侧反向导通开关3AU-3CU，3AV-3CV，3AW-3CW的正臂和包括串联连接的负侧反向导通开关4AU-4CU，4AV-4CV，4AW-4CW的负臂；钳位二极管11AU-11DU，11AV-11DV，11AW-11DW；诸如与反向导通开关3AU-3CU，3AV-3CV，3AW-3CW和4AU-4CU，4AV-4CV，4AW-4CW并联连接的、分别包括串联连接的钳位缓冲电容10AU-10FU，10AV-10FV，10AW-10FW和钳位缓冲二极管12AU-12FU，12AV-12FV，12AW-12FW，以及二极管13AU-13FU，13AV-13FV，13AW-13FW的钳位缓冲电路等第一缓冲电路。这里，就U，V，W三相的放电电路而论，交互设置在三相中的钳位缓冲电阻9A-9F的串联连接电路和为每一相设置的二极管13AU-13FU，13AV-13FV，13AW-13FW，分别被包括在U，V，W相的放电电路中。
第三实施例的电路工作情况与第一实施例相同。至于放电，钳位缓冲电阻9A分别通过U，V，W相的二极管13AU，13AV，13AW给钳位缓冲电容10AU，10AV，10AW放电。类似地，钳位缓冲电阻9B-9F分别通过与U，V，W相对应的二极管13BU，13BV，13BW-13FU，13FV，13FW给钳位缓冲电容10BU，10BV，10BW-10FU，10FV，10FW放电。
这样，通过将三相中的钳位缓冲电阻集合为一个，就有可能减少钳位缓冲电阻9A-9F的数目，并简化三相逆变器的电路。在本实施例中，表明本发明应用于三相逆变器。但是，本发明同样可以应用于两相逆变器或多于四相的逆变器。
下面将利用图4描述本发明的第四实施例。
第四实施例是在第一实施例的四级逆变器上加上诸如充电／放电缓冲电路等第二缓冲电路。正侧反向导通开关3A用的充电／放电缓冲电路包括充电／放电缓冲电容6A、充电／放电缓冲二极管7A和充电／放电缓冲电阻8A。其他反向导通开关3B，3C和4A-4C用的充电／放电缓冲电路也有同样的结构。
当正侧反向导通开关3A截止时，由于充电／放电缓冲电容6A和充电／放电缓冲二极管7A的作用，该开关上的电压从0伏上升。若正侧反向导通开关3A的电压超过钳位缓冲电容10A上的电压，则钳位缓冲二极管12A变成导通状态，并且，正侧反向导通开关3A的电压被钳位缓冲电容10A的电压钳位。因为钳位缓冲电容10A上的电压变化可以通过增大钳位缓冲电容10A的电容量来抑制，所以有可能将正侧反向导通开关3A上的最大电压降低到电压(VA-VB)，亦即VDC。
上述结构和工作情况同样适用于反向导通开关3B，3C和4A-4C。
按照本发明，通过如上所述联合使用充电／放电缓冲电路和钳位缓冲电路，就有可能分别使反向导通开关3A-3C，4A-4C截止时，它们上的电压从0伏开始增大。另外，因为反向导通开关3A-3C，4A-4C上的最大电压分别被钳位缓冲电容10A-10F抑制，故有可能防止在传统充电／放电缓冲电路中发现的缺陷，亦即接近交流输出端子2的反向导通开关3C，4A上的电压增大。
下面将利用图5来描述本发明的第五实施例。
第五实施例与第一实施例四级逆变器的结构相同，只是省略了二极管13A和13F。在这实施例中，钳位缓冲电容10A和10F的放电是分别通过钳位缓冲电阻9A和9F，而不是通过二极管13A和13F进行的。结果，这就有可能提供一种能够用较少的二极管13B-13E来抑制缓冲损失的四级或更多级逆变器。另外，如同第一实施例，其他钳位缓冲电阻9B-9E分别通过二极管13B-13E使钳位缓冲电容10B-10F放电。另外，本实施例同样适用于第四实施例。
下面将利用图6来描述本发明的第六实施例。
第六实施例是通过将第五实施例的四级逆变器应用于三相逆变器而获得的。这里，在图6中，(A)-(F)和(a)-(f)分别连接在同一标号之间。
第六实施例的电路工作情况和在第三实施例中描述的相同。钳位缓冲电阻9A-9F分别使U，V，W三相中的钳位缓冲电容10AU-10AV，10AW-10FU，10FV-10FW放电。但是，如同在第五实施例中描述的，钳位缓冲电容10AU-10AW和10FV-10FW的放电，分别不是通过二极管13AU-13AW和13FV-13FW进行的。
如上所述，通过将三相中的钳位缓冲电阻集中成一个，就有可能减少钳位缓冲电阻的数目，并简化三相逆变器的电路。另外，由于二极管较少的缘故而有可能减小缓冲损失。此外，在本实施例中，本发明表明可以用于三相逆变器。但是，本发明亦适用于两相和多于四相的逆变器。
现利用图7来描述本发明的第七实施例。图7表示带有钳位缓冲电路的四级逆变器。图7中设有：直流输入端子1A-1D；交流输出端子2；包括串联连接的正侧反向导通开关3A-3C的正臂和包括串联连接的负侧反向导通开关4A-4C的负臂。图中还有：杂散电感5A-5D；钳位二极管11A-11D；诸如分别与反向导通开关3A-3C并联连接的、包括串联连接的钳位缓冲电容10A-10D和钳位缓冲二极管12A-12D的钳位缓冲电路等的第一缓冲电路；以及分别包括钳位缓冲电阻9A-9D的放电电路。
当电流正在流过杂散电感5B、钳位二极管11A和正侧反向导通开关3B的状态下，正侧反向导通开关3A导通时，电流沿着杂散电感5A、正侧反向导通开关3A、钳位二极管11A和杂散电感5B的方向流动。一般说来，在二极管有反向电流流过之后转入截止状态之前，都要有几微秒的延迟。因此，流过杂散电感5A的电流转向反方向(电流从杂散电感5B流入直流输入端子1B的状态)之后钳位二极管11A转入截止状态。于是，钳位二极管11A上的电压由于杂散电感5B的残余能量而上升。若这个电压超过钳位缓冲电容10A的电压，则正向电压加在钳位缓冲二极管12A上，于是使之转入导通状态。结果，杂散电感5B的能量被钳位缓冲电容10A吸收，而钳位二极管11A上的最大电压被钳位缓冲电容10A的电压钳位。这时，钳位缓冲电容10A的电压上升，但被钳位缓冲电阻9A放电至VDC。当钳位缓冲电容10A的电容量增大到足够大时，就有可能减小钳位缓冲电容10A上电压的变化，并将钳位二极管11A上的最大电压抑制为VDC。
类似地，钳位缓冲电容10B-10D的电压被充电／放电，使得它们分别是2×VDC，2×VDC和VDC。
这样，在四级逆变器中，有可能分别用钳位缓冲电容10A-10D减小钳位二极管11A-11D上的最大电压。另外，使耐压低的钳位二极管的使用和逆变器最大转换电压的提高成为可能。
此外，本实施例还可以像第三实施例一样，应用于两相或多于四相的逆变器。
另外，还可以像第四实施例一样加上与各个反向导通开关3A-3C，4A-4C并联连接的充电／放电缓冲电路。
接着，利用图8来描述本发明的第八实施例。第八实施例是通过将第七实施例应用于六级逆变器而获得的。图8中设置有：直流输入端子1A-1F；交流输出端子2；包括串联连接的正侧反向导通开关3A-3E的正臂和包括串联连接的负侧反向导通开关4A-4E的负臂。图中还有：杂散电感5A-5F；钳位二极管11A-11H；诸如分别与反向导通开关3A-3E和4A-4E并联连接的、包括串联连接的钳位缓冲电容10A-10H和钳位缓冲二极管12A-12H的钳位缓冲电路等的第一缓冲电路；以及分别包括钳位缓冲电阻9A-9H的放电电路。
在第八实施例中，电路的工作情况和第七实施例相同。钳位二极管11A-11H的最大电压分别被钳位缓冲电容10A-10H钳位。钳位缓冲电容10A-10H的电压被充电／放电，使得它们由于钳位缓冲电阻9A-9H的作用而分别成为VDC，4×VDC，2×VDC，3×VDC，3×VDC，2×VDC，4×VDC，和VDC。
现利用图9描述本发明的第九实施例。
在图7所示的第七实施例中，单独地为各个钳位缓冲电容10A-10D设置钳位缓冲电阻9A-9D。但是，在这第九实施例中，为各钳位缓冲电容共同设置钳位缓冲电阻；就是说，钳位缓冲电阻9I是为钳位缓冲电容10A和10C共同设置的，而钳位缓冲电阻9J是为钳位缓冲电容10B和10D共同设置的。
按照这实施例，可以减少钳位缓冲电阻的数目，并简化电路结构。结果，可以提供一种能够用较少的钳位缓冲电阻抑制缓冲损失的四级或更多级的多级逆变器。
现利用图10来描述本发明的第十实施例。
第十实施例是通过将第九实施例应用于三相逆变器而获得的。这里，在图10中，(A)-(D)和(a)-(d)分别连接在同一标号之间。按照这实施例，通过共同使用三相钳位缓冲电阻9I，9J，可以减少钳位缓冲电阻的数目，并简化电路结构。另外，本实施例表明，本发明应用于三相逆变器。但是，本发明还可以类似地应用于两相或四相或更多相的逆变器上。
在本发明所有这些实施例中，本发明应用于在其结构中钳位二极管以例如图1中所示的形式连接的多级逆变器。但是，本发明并不限于这些实施例。本发明也可以应用于在其结构中钳位二极管11a-11f以图15中所示的形式连接的多级逆变器。
如上所述，按本发明，可以提供四级或多级输出的能够抑制多级逆变器中浪涌电压，因而能够抑制缓冲电路的损失的利用钳位缓冲电路的多级逆变器。
显然，按照上述教导，可以对本发明作许许多多的修改和变更。因此，可以明白，在后附的权利要求书的范围内，本发明可以用不同于这里具体描述的方法实施。

Claims (9)

1．一种多级逆变器，包括：
交流输出端子；
至少四个具有不同电压的直流输入端子，其中第一个直流输入端子具有最高电压，而第二个直流输入端子具有最低电压；
连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；
连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂；
所述正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置；其特征在于，它还包括：
多个钳位二极管，其中每一个分别连接在除了所述第一和第二直流输入端子以外的所述直流输入端子中的一个与所述正臂和负臂中的一个之间；
多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二级管的串联连接电路，并与所述开关装置中的一个并联连接；以及
多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述第一缓冲电路中的一个和所述直流输入端子之间。
2．按照权利要求1的多级逆变器，其特征在于还包括：
多个第二缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容、缓冲二极管和缓冲电阻，并与所述开关装置中的一个并联连接。
3．按照权利要求1或2的多级逆变器，其特征在于：所述放电电路中的每一个还包括二极管。
4．如权利要求1所述的多级逆变器，其特征在于包括：
多个元件组，分别包括：交流输出端子，所述正臂，所述负臂，所述钳位二极管，和所述第一缓冲电路。
5．按照权利要求4的多级逆变器，其特征在于：
所述元件组中的每一个还包括多个第二缓冲电路，后者中的每一个分别包括缓冲电容、缓冲二级管和缓冲电阻，并与所述开关装置中的一个并联连接。
6．如权利要求1所述的多级逆变器，其特征在于：
所述第一缓冲电路，是分别与所述钳位二极管中的一个而不是与所述开关装置中的一个并联连接；
所述放电电路，是分别连接在所述第一缓冲电路中的一个和所述第一和第二直流输入端子中的一个之间，而不是连接在所述第一缓冲电路中的一个与所述直流输出端子之间。
7．按照权利要求6的多级逆变器，其特征在于还包括：
多个第二缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容、缓冲二极管和缓冲电阻，并与所述开关装置中的一个并联连接。
8．如权利要求6所述的多级逆变器，其特征在包括：
多个元件组，分别包括：
所述交流输出端子，所述正臂，所述负臂，所述钳位二极管，和所述第一缓冲电路。
9．按照权利要求8的多级逆变器，其特征在于：
所述元件组中的每一个还包括多个第二缓冲电路，后者中的每一个分别包括一个缓冲电容、一个缓冲二极管和缓冲电阻，并与所述开关装置中的一个并联连接。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031738A (en) * 1998-06-16 2000-02-29 Wisconsin Alumni Research Foundation DC bus voltage balancing and control in multilevel inverters
US5982646A (en) * 1998-06-30 1999-11-09 General Electric Company Voltage clamp snubbers for three level converter
JP3505122B2 (ja) * 2000-03-14 2004-03-08 株式会社日立製作所 電源装置
KR100332580B1 (ko) * 2000-07-10 2002-04-15 차 동 해 짝수 레벨 인버터
KR20050048593A (ko) * 2002-07-31 2005-05-24 에스엠씨 일렉트리칼 프로덕츠, 인크 중간 내지 고 전압의 3레벨 이상의 ａｃ 구동 인버터브리지를 구동하는 저 전압 2레벨 6펄스 인덕션 모터제어기
KR100468601B1 (ko) * 2002-08-31 2005-01-29 씨앤에이텍 주식회사 두줄권선모터를 위한 브레이크회로가 결합된 인버터의스너버와그 두줄권선 모터 내부에 장착되는 서지억제회로
EP1450475A1 (de) * 2003-02-19 2004-08-25 ABB Schweiz AG Schwingungsarme Umrichterschaltung
US6954366B2 (en) * 2003-11-25 2005-10-11 Electric Power Research Institute Multifunction hybrid intelligent universal transformer
US20070230226A1 (en) * 2003-11-25 2007-10-04 Jih-Sheng Lai Multilevel intelligent universal auto-transformer
US7050311B2 (en) * 2003-11-25 2006-05-23 Electric Power Research Institute, Inc. Multilevel converter based intelligent universal transformer
US20070223258A1 (en) * 2003-11-25 2007-09-27 Jih-Sheng Lai Multilevel converters for intelligent high-voltage transformers
US7219673B2 (en) * 2004-08-25 2007-05-22 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation Transformerless multi-level power converter
JP2006271042A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Fuji Electric Holdings Co Ltd マルチレベルインバータ
CN100574090C (zh) * 2005-12-26 2009-12-23 日产自动车株式会社 电功率转换设备
JP5157356B2 (ja) * 2006-11-17 2013-03-06 日産自動車株式会社 電力変換装置およびその制御方法
US8279640B2 (en) 2008-09-24 2012-10-02 Teco-Westinghouse Motor Company Modular multi-pulse transformer rectifier for use in symmetric multi-level power converter
US7940537B2 (en) 2008-12-31 2011-05-10 Teco-Westinghouse Motor Company Partial regeneration in a multi-level power inverter
US8223515B2 (en) * 2009-02-26 2012-07-17 TECO—Westinghouse Motor Company Pre-charging an inverter using an auxiliary winding
CN101984546B (zh) * 2010-02-05 2013-03-06 深圳市科陆变频器有限公司 功率开关器件串联限压电路
WO2012087895A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Converteam Technology Ltd. Capacitor balancing circuit and control method for an electronic device such as a multilevel power inverter
EP2656496B1 (en) 2010-12-22 2019-09-11 GE Energy Power Conversion Technology Limited Mechanical arrangement of a multilevel power converter circuit
CN102832796A (zh) * 2011-06-15 2012-12-19 力博特公司 缓冲电路和具有该缓冲电路的逆变器
US9444320B1 (en) 2012-04-16 2016-09-13 Performance Controls, Inc. Power controller having active voltage balancing of a power supply
CN102969924B (zh) * 2012-11-07 2015-07-22 燕山大学 一种新型电压型多电平逆变器
CN103944370B (zh) * 2014-03-13 2018-02-06 广东美的制冷设备有限公司 断电保护装置、智能功率模块和变频家电
US9768607B2 (en) * 2015-05-11 2017-09-19 Infineon Technologies Ag System and method for a multi-phase snubber circuit
JP6682824B2 (ja) * 2015-11-25 2020-04-15 富士電機株式会社 半導体装置
DE112018007125T5 (de) * 2018-02-20 2020-11-05 Mitsubishi Electric Corporation Leistungshalbleitermodul und leistungswandler mit demselben
US11037871B2 (en) * 2019-02-21 2021-06-15 Kemet Electronics Corporation Gate drive interposer with integrated passives for wide band gap semiconductor devices
US10950688B2 (en) 2019-02-21 2021-03-16 Kemet Electronics Corporation Packages for power modules with integrated passives
TWI750699B (zh) * 2019-08-05 2021-12-21 美商凱門特電子股份有限公司 用於寬帶隙半導體裝置的具有積體被動組件的柵極驅動中介器
CN112542947B (zh) * 2019-09-20 2023-05-09 南京南瑞继保电气有限公司 变换电路、前置电路、子模块、直流变换器及控制方法
CN111917320B (zh) * 2020-07-03 2021-12-21 浙江大学 一种开关串联的桥式电路及谐振电路和逆变电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383108A (en) * 1991-06-06 1995-01-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Inverter apparatus
JPH089656A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Toshiba Corp ブリッジ回路及びインバータ装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3100851A (en) * 1959-11-03 1963-08-13 Ling Temco Vought Inc High power synthetic waveform generator
US3832643A (en) * 1972-09-21 1974-08-27 Raytheon Co Minimal dissipation power controller
US3867643A (en) * 1974-01-14 1975-02-18 Massachusetts Inst Technology Electric power converter
US4203151A (en) * 1978-09-21 1980-05-13 Exxon Research & Engineering Co. High-voltage converter circuit
US4344123A (en) * 1981-09-14 1982-08-10 Canadian Patents & Development Limited Multilevel PWM inverter
JPS58112476A (ja) * 1981-12-25 1983-07-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc マルチレベルインバ−タ
US4737901A (en) * 1984-02-24 1988-04-12 Pacific Power Source Corp. High efficiency power source for reactive loads
DE3415145A1 (de) * 1984-04-21 1985-10-31 Mitec Moderne Ind Gmbh Wechselrichter
US4680690A (en) * 1984-10-19 1987-07-14 Dickerson Arthur F Inverter for use with solar arrays
JP2566021B2 (ja) * 1989-11-22 1996-12-25 三菱電機株式会社 インバータ装置の運転方法
JPH07115728A (ja) * 1992-08-28 1995-05-02 Tai-Her Yang 複数の独立直流電源による多段階複電圧出力回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5383108A (en) * 1991-06-06 1995-01-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Inverter apparatus
JPH089656A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Toshiba Corp ブリッジ回路及びインバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE69736575D1 (de) 2006-10-12
DE69736575T2 (de) 2007-09-13
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KR100264750B1 (ko) 2000-09-01
CN1173765A (zh) 1998-02-18
EP0812055A2 (en) 1997-12-10
KR980006769A (ko) 1998-03-30
JPH09322547A (ja) 1997-12-12
EP0812055A3 (en) 1999-05-06
US5841645A (en) 1998-11-24
JP3262495B2 (ja) 2002-03-04

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