CN1201471C - Npc逆变器控制系统 - Google Patents

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CN1201471C CNB001200461A CN00120046A CN1201471C CN 1201471 C CN1201471 C CN 1201471C CN B001200461 A CNB001200461 A CN B001200461A CN 00120046 A CN00120046 A CN 00120046A CN 1201471 C CN1201471 C CN 1201471C
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Abstract

一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与相互串联的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多电平逆变器电路，具有与所述直流电源耦合并配置成将所述直流电源转换成交流电源并向负载供电的多个半导体装置；和多个可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述正和负电极连接到所述多电平逆变器电路。

Description

NPC逆变器控制系统
本申请要求日本专利申请号11-181690(1999年6月28日申请，作为参考资料在此引入)的优先权。
技术领域
本发明涉及NPC(中点削波(Neutral Point Clamped))逆变器控制系统，它包括具有由中点产生的多个电位的直流(DC)电源和由多个半导体装置(诸如，IEGT(注入增强选通晶体管(Injection Enhanced Gate Transistor))或IGBT(绝缘选通双极型晶体管)构成的多电平逆变器电路。具体地说，本发明涉及NPC逆变器控制系统，它能够保证构成多电平逆变器电路的半导体装置的安全操作，并减小半导体装置的开关损耗。
背景技术
图1示出这种传统NPC逆变器控制系统的一个例子。
图1给出一个构成例子作为代表性例子，它只示出了三电平逆变器装置的一个相位。
在图1中，三电平逆变器装置是由直流电源和三个三电平逆变器电路(只示出一个)作为多电平逆变器电路构成。
直流电源形成与串联连接的两个直流电源1a和1b的接点相对应的中点，以及一边的正电极和另一边的负电极。
控制U相位的一个三电平逆变器电路是由四个半导体装置US1、US2、US3和US4构成，它们带有选通控制器(诸如，IEGT(注入增强选通晶体管))和两个二极管UD1和UD2。如图1所示连接半导体装置US1、US2、US3和US4以及二极管UD1和UD2，并把直流电源转换成交流(AC)电源，且向负载(诸如，马达(图1中未示出))提供交流电源。
由于三电平逆变器电路的操作解释是已知操作，所以在本说明书中将其省略。
提供传统缓冲器(snubber)电路来过电压保护构成一个三电平逆变器电路的四个半导体装置US1、US2、US3和US4，以及两个二极管UD1和UD2。
通过增加三电平逆变器电路的容量，分别将充电或放电型缓冲器电路S11a、S11b、S12a和S12b连接到半导体装置US1、US2、US3和US4，如图1的一部分A所示，或者运用如在图1的部分B中所示的削波型缓冲器电路S21a、S21b、S22a和S22b。
近年以来，随着具有大容量的电压驱动型半导体装置的发展，可以接通和关闭大电流。
一边在三电平逆变器电路和直流电源的正负电极之间设有用于在接通时刻减小电流上升率dI/dt的不可饱和电抗器(reactor)2a和2b，从而阻止半导体装置US1、US2、US3和US4由于电流的突然上升而遭到破坏。特别当由于在反向恢复电流(reverse recovery current)流入自由轮二极管的条件下接通设置在二极管的相对侧的半导体使得自由轮二极管以相反方向恢复时，就会发生电流的突然上升。
然而，运用上述缓冲器电路和不可饱和电抗器2a和2b并不适度，因为它的尺寸不可避免地变大，而且三电平逆变器电路的容量和电压增加所花费的成本很多。
另一方面，近年来，随着电压驱动型半导体装置的发展，使得可以高速接通和关闭高电压和大电流，例如，实际上将控制几千直流电压的高电压和大容量逆变器电路控制用作多电平逆变器电路。
然而，如上所述，由于包括NPC逆变器控制系统的多个元件且尺寸庞大的缓冲器电路和不可饱和电抗器2a和2b所致的一些成本和可靠性问题，所以理想的是，改进多电平逆变器电路。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种NPC逆变器控制系统，它减小流入构成多电平逆变器电路的半导体装置的电流的电流上升率dI/dt，并改善小型化、成本和可靠性。
本发明提供一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与相互串联的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多电平逆变器电路，具有与所述直流电源耦合并配置成将所述直流电源转换成交流电源并向负载供电的多个半导体装置；和多个可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述正和负电极连接到所述多电平逆变器电路。在上述NPC逆变器控制系统中，本发明还包括配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路的可饱和电抗器。
本发明还提供一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与相互串联的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多个多电平逆变器电路，具有相互桥式连接的、耦合到所述直流电源并配置成将所述直流电源转换成多相位交流电源和向负载提供所述多相位交流电源的多个半导体装置；和多个可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到各所述多电平逆变器电路。
在上述NPC逆变器控制系统中，本发明还包括配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路的可饱和电抗器。
本发明还提供一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源并配置成将所述直流电源转换成交流电源并向负载提供所述交流电源的多个多电平逆变器电路；不可饱和电抗器和第一可饱和电抗器的多个串联电路，其中第一可饱和电抗器配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到所述多电平逆变器电路；第二可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路；和多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
本发明还提供一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与相互串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源和配置成将所述直流电源转换成交流电源和向负载提供所述交流电源的多个半导体装置；多个可饱和电抗器，配置成把所述直流电源的所述正负电极连接到所述多电平逆变器电路；放电电路，配置成把所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路，从而通过二极管流入所述放电电路的电流放电一个所述可饱和电抗器；和多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间，以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
本发明还提供一种NPC逆变器控制系统，包括：直流电源，具有与相互串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；多个多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源和配置成将所述直流电源转换成多相位交流电源和向负载提供所述多相位交流电源的多个半导体装置；不可饱和电抗器和第一可饱和电抗器的多个串联电路，其中第一可饱和电抗器配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到各所述多电平逆变器电路，将所述不可饱和电抗器连接到所述正负电极的公共线；多个第二可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述中点连接到各所述多电平逆变器电路；和多个第一电路，配置成抑制浪涌电压，并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
附图说明
结合附图，参照下面的详细描述，能够更完全地理解本发明及其优点，其中：
图1是示出传统NPC逆变器控制系统的电路图；
图2是示出本发明的第一实施例的NPC逆变器控制系统的电路图；
图3(a)是示出第一实施例的NPC逆变器控制系统的操作的电路图；
图3(b)是示出第一实施例的NPC逆变器控制系统的操作的时序图；
图4(a)是示出第一实施例的NPC逆变器控制系统的操作的电路图；
图4(b)是第一实施例的NPC逆变器控制系统的操作时序图；
图5是示出第一实施例的NPC逆变器控制系统的操作的时序图；
图6是示出本发明的第二实施例的NPC逆变器控制系统的电路图；
图7示出用于第二实施例的NPC逆变器控制系统的三电平逆变器电路的一个相位的可饱和电抗器和浪涌电压抑制电路；
图8(a)示出表示在第三实施例的NPC逆变器控制系统的可饱和电抗器的磁通量(B)和磁场强度(H)之间的关系的B-H曲线；
图8(b)示出二极管的反向恢复性能；
图8(c)示出在电流流入二极管时二极管的前向恢复性能；
图9是示出本发明的第四实施例的NPC逆变器控制系统的电路图；
图10是示出本发明的第五实施例的NPC逆变器控制系统的电路图；
图11是示出本发明的第六实施例的NPC逆变器控制系统的电路图；和
图12是示出本发明的第七实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。
具体实施方式
下面通过示例实施例详细描述本发明。
图2是示出本发明的第一实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。现在参照附图，其中相同标号表示在所有视图中的相同或相应部分，下面描述本发明的实施例。
图2所示为一控制三相AC电源的NPC逆变控制器，它可适配为具有较小容量的逆变器装置。
如图2所示，第一实施例的NPC逆变器控制系统包括直流电源V，来代替图1所示的直流电源1a和1b，其中点C与串联连接的电容器对C1和C2的接点相对应，正电极P和负电极N。
在该实施例中，去除上述连接到直流电源1a和1b的正负电极P和N的不可饱和电抗器2a和2b，取而代之的是连接到正负电极P和N的公共总线的可饱和电抗器LP和LN，并把直流电源V的正负电极P和N连接到分别控制U、V和W相位的三电平逆变器电路。此外，可饱和电抗器LC把直流电源的中点C连接到三电平逆变器电路。
此外，除去了上述分别连接到半导体装置US1、US2、US3和US4的充电和放电型缓冲器电路S11a、S11b、S12a和S12b和削波型缓冲器电路S21a、S21b、S22a和S22b，并由连接在直流电源V的负电极N和中点C之间和直流电源V的正电极P和中点C之间的浪涌电压抑制电路10和11来代替。浪涌电压抑制电路10包括串联连接到电容器CSP的二极管DSP和并联连接到二极管DSP的电阻器RSP。同样，浪涌电压抑制电路11是由串联连接到电容器CSN的二极管DSN以及并联连接到二极管DSN的电阻器RSN构成。
参照图3至5，描述上述实施例的NPC逆变器控制系统的操作。
下面，主要解释连接到仅用于图2中的U相位的三电平逆变器电路的可饱和电抗器操作的影响。
如图3(a)所示，当在半导体装置US1和US2接通且电流I1流入负载的情况下关闭半导体装置US1时，电流I2从中点C流出通过削波二极管UD1。
在供电模式下，从中点C流出的电流继续流过削波二极管UD1，即使在半导体装置US1关闭之后半导体装置US3接通。
当半导体装置US3关闭然后半导体装置US1接通时，由削波二极管UD1的电荷引起的反向恢复电流Ir1流经直流电源的正电极P、可饱和电抗器LP、半导体装置US1、削波二极管UD1、可饱和电抗器LC和中点C，其结果是短路电流I1流通，如图3(b)中的实线所示。然而，在这种情况下，由可饱和电抗器LP和LC减小电流上升率(dI/dt)，如图3(b)中的破折线所示。
因此，可以减小半导体装置US1和削波二极管UD1的开关损耗，从而防止由于电流的过渡突然上升所引起的损坏。
当在接通半导体装置US1和US2且再生电流I3流通(如图4所示)的情况下，关闭半导体装置US1然后接通半导体装置US3时，由自由轮二极管D1引起的反向恢复电流Ir3的正侧短路电流流经直流电源V的正电极P、可饱和电抗器LP、自由旋转二极管D1、半导体装置US2和US3、削波二极管UD2、可饱和电抗器LC和中点C。一般，把电流Ir3加入负载电流I4，但是反向恢复电流Ir3的突然变化可能受到可饱和电抗器LP和LC的抑制。
在没有可饱和电抗器LC的情况下，不能有效地减小电流的突然上升(dI/dt)，因为在供电模式下削波二极管UD1的反向恢复电流以与在供电模式下电流流入可饱和电抗器LP的方向相同的方向流动，即，可饱和电抗器LP已饱和。
在没有可饱和电抗器LP和LN的情况下，可能不能抑制由半导体装置US4或US3的自由轮二极管D1引起的反向恢复电流Ir3的突然变化(dI/dt)，因为在再生模式下反向恢复电流Ir3以与在再生模式下电流流入可饱和电抗器LC的方向相同的方向流动。
因此，通过把可饱和电抗器LP、LC和LN连接到直流电源的正负电极P和N和中点C(如图2所示)，可以减小在每种模式下负载电流I4的电流上升率(dI/dt)。
在关闭半导体装置US1～US4中的任何一个半导体装置时，连接在直流电源V的负电极N和中点C之间以及连接在直流电源V的正电极P和中点C之间的浪涌电压抑制电路10和11抑制由可饱和电抗器LP、LC和LN的充电能量引起的浪涌电压。
通过二极管DSP和DSN之一充电浪涌电压抑制电路10和11的电容器CSP和CSN，并通过电阻器RSP和RSN之一对它们放电。
虽然当在时刻t1关闭半导体装置的电流Ic时，在时刻t2产生由二极管DSP和DSN的反向恢复电流引起的突然电压变化(dV/dt)，但是根据实验结果，可饱和电抗器LP、LC和LN对抑制突然电压变化(dV/dt)有影响。此外，可饱和电抗器LP、LC和LN对抑制负选通电压对正方向的干扰有副作用。
用于控制V和W相位的其他三电平逆变器电路的操作过程与控制U相位的上述三电平逆变器电路相同。
根据上述实施例的NPC逆变器控制系统，由于可饱和电抗器LP、LC和LN把具有中点C的直流电源V的正电极P、负电极N和中点C连接到三电平逆变器电路，所以可以抑制构成三电平逆变器电流的半导体US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4的电流上升率(dI/dt)或电压上升率(dV/dt)和对选通控制电路的干扰。此外，可以改进NPC逆变器控制系统的小型化、成本和可靠性。
此外，由于在直流电源V的负电极N和中点C之间以及当需要时在直流电源的正电极P和中点C之间连接浪涌电压抑制电路10和11，所以可以吸收和抑制由可饱和电抗器LP、LC和LN和在直流电源V和三电平逆变器电路之间的配线感应的充电能量引起的浪涌电压。
图6是示出本发明的第二实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。与图2中相同的元件被标以相同标号，而且省略对其相同元件的解释。下面只描述不同点。
图6示出控制可用于具有相对较大容量的逆变器装置的三相交流电源的NPC逆变器控制系统。
向如图6所示的每个三电平逆变器电路提供上述可饱和电抗器LP、LC和LN和浪涌电压抑制电路10和11。图7只示出控制U相位的一个三电平逆变器电路。构成三个三电平逆变器电路的半导体装置US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4没有设置缓冲器电路。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第一实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略操作解释。
根据第二实施例，由于将可饱和电抗器LP、LC和LN分别连接在直流电源V的正电极P、负电极N和中点C与三电平逆变器电路的每个相位之间，所以可以抑制电流的突然上升，而在三个相位之间没有干扰。当电流开始流入可饱和电抗器LP、LN和LC时，发生电流的突然上升。可以减小构成三电平逆变器电流的半导体装置US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4的电流的上升率(dI/dt)，从而减小其负担并增加NPC逆变器控制系统的容量。
如上所述，除了与第一实施例相同的影响之外，第二实施例的NPC逆变器控制系统还对抑制电流的突然上升具有影响，而且在三个相位之间没有任何干扰。此外，可以减小构成三电平逆变器电路的半导体装置US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4的电流上升率(dI/dt)，从而减小其负担和增加NPC逆变器控制系统的容量。
第三实施例的NPC逆变器控制系统以这种方法替换在第一和第二实施例中的可饱和电抗器LP、LN和LC，从而可饱和电抗器LP、LN和LC具有相对较高磁导率和瘦削的B-H曲线的性能，而且设定通过把时间与电压相乘计算所得的每个可饱和电抗器LP、LN和LC的伏特-时间乘积，从而保证时间大于构成三电平逆变器电路的一个半导体装置的压降时间(tr)、反向恢复时间(trr)或前向恢复时间(tfr)。反向恢复时间(trr)是反向恢复电流Irr流入二极管的时间。当前向电流I流入二极管时，将反向电压施于二极管，导致反向恢复电流Irr。前向恢复时间是过渡电压(transitional voltage)(vfr)施于二极管的时间。在前向电流突然流入二极管时产生过渡电压(vfr)。
参照图8，描述第三实施例的操作过程。
图8(a)示出表示可饱和电抗器LP、LN和LC的磁通量(B)和磁场强度(H)之间的关系的B-H曲线。图8(b)示出二极管的反向恢复性能。图8(c)示出在电流流入二极管时二极管的前向恢复性能。
如图8(a)所示，较佳的是，B-H曲线具有瘦削的形状即，可饱和电抗器LP、LN和LC可以在短时间内饱和，例如，在几微妙时间内饱和。
在反向恢复时间(trr)期间内，如图8(b)所示的反向恢复电流(Irr)受到可饱和电抗器LP、LN和LC的影响而被限制。
参照图8(c)，在完全关闭半导体装置所需的接通时间，即，压降时间(tr)，如果电流突然流入二极管，那么在前向恢复时间(tfr)由于过渡电压(vfr)使得接通损耗很大。然而，由于可饱和电抗器LP、LN和LC限制了电流的突然上升，所以可以减小接通损耗。
需要可饱和电抗器LP、LN和LC的操作时间至少保证半导体装置的反向恢复时间(trr)、压降时间(tr)和前向恢复时间(tfr)。采用具有伏特-时间乘积并满足这种条件的可饱和电抗器。如果操作时间是几微妙，那么实践中可以获得满意的效果。
如上所述，除了与第一和第二上升例相同的效果，第三实施例的NPC变换器控制系统可以减小半导体装置US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4的开关损耗，因为在半导体装置接通之后电流开始流通。
图9是示出本发明的第四实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。与图2和7中元件相同的元件设有相同的标号，而且省略相同元件的解释。下面只描述不同之处。
图9给出只示出三电平逆变器电路的一个相位(U-相位)的一个构成例子作为代表性例子。
如图9所示，第四实施例的NPC逆变器控制系统还包括浪涌电压消波装置(clipping device)20和21，诸如非线性电阻器，分别与如图2和7所示的浪涌电压抑制电路10和11并联。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第一或第二实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略操作的描述。
根据第四实施例，由于将浪涌电压消波装置20和21与浪涌电压抑制电路10和11并联，所以可在预定电压(规则电压)下消波不受浪涌电压抑制电路10和11抑制的大浪涌电压，从而减小了浪涌电压抑制电路10和11的元件的额定值(rating of the component)，并使浪涌电压抑制电路10和11最小。当切断大电流时，可以发生这种大浪涌电压。
如上所述，除了与第一或第二实施例相同的效果，第四实施例的NPC逆变器控制系统还减小浪涌电压抑制电流的元件的额定值，并使浪涌电压抑制电路最小。
图10是示出本发明的第五实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。与图2和图7中的元件相同的元件设有相同标号，并省略对相同元件的解释。下面只描述不同元件。
图10给出只示出三电平逆变器电路的一个相位(U-相位)的一个构成例子作为代表性例子。
如图10所示，第五实施例的NPC逆变器控制系统包括连接在三电平逆变器电路和正电极P之间的不可饱和电抗器L1和可饱和电抗器LP的串联电路、连接在三电平逆变器电路和负电极N之间的不可饱和电抗器L2和可饱和电抗器LN的串联电路、连接在三电平逆变器电路和中点C之间的可饱和电抗器LC以及连接在直流电源V的负电极N和中点C之间和连接在直流电源V的正电极P和中点C之间的浪涌电压抑制电路10，11。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第一或第二实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略对操作过程的描述。
根据第五实施例，一起使用不可饱和电抗器L1和L2，以及可饱和电抗器LP、LN和LC，并抑制半导体装置US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4的电流突然上升。因此，可以减小短路电流的电流峰值。结果，可采用防短路电流的能力相对较低的半导体装置作为半导体US1～US4、VS1～VS4和WS1～WS4。
如上所述，除了与第一和第二实施例相同的效果之外，第五实施例的NPC逆变器控制系统可以减小短路电流的电流峰值。此外，可以采用防短路电流的能力相对较低的半导体装置。
如图11所示，第六实施例的NPC逆变器控制系统还包括与可饱和电抗器LP、LC和LN中的每个并联的三个反向电压抑制缓冲器电路，从而除了第一、第二和第五实施例的任一个NPC逆变器控制系统之外，还吸收在放电(复位)可饱和电抗器LP、LC和LN之一时产生的反向电压。
每个反向电压抑制缓冲器电路包括与电容器32串联的二极管31和与所述电容器32并联的电阻器33。
由于上述NPC逆变器控制系统通过与第一、第二或第五实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略了对操作的解释。
根据第六实施例，由于反向电压抑制缓冲器电路与可饱和电抗器LP、LC和LN并联，所以可将浪涌电压抑制电路10和11做得更小或除去它。
如上所述，除了与第一、第二或第五实施例相同的效果，第六实施例的NPC逆变器控制系统还将浪涌电压抑制电路10和11做得更小或除去它。
图12是示出本发明的第七实施例的NPC逆变器控制系统的电路图。与图2和图7的元件相同的元件被标以相同的标号，而且省略对相同元件的解释。下面只描述不同元件。
图12给出只示出三电平逆变器电路的一个相位(U-相位)的一个构成例子作为代表性例子。
如图12所示，第七实施例的NPC逆变器控制系统包括连接在三电平逆变器电路和正电极P之间的可饱和电抗器LP、连接在三电平逆变器电路和负电极N之间的可饱和电抗器LN、连接在三电平逆变器电路和中点C之间的两个放电电路，从而通过二极管UD1和UD2流入放电电路的电流分别放电和复位可饱和电抗器LP和LN，而且连接在可饱和电抗器LP之后的负电极P和直流电源V的中点C之间以及在可饱和电抗器LN之后的正电极N和直流电源V的中点C之间的浪涌电压抑制电路10和11。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第一或第二实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略对操作的解释。
根据第七实施例，将可饱和电抗器LP和LN连接在三电平逆变器电路和各正负电极P和N之间，而且把放电电路连接在三电平逆变器电路和中点C之间，从而通过二极管UD1和UD2流入放电电路的电流分别放电和复位可饱和电抗器LP和LN，还进一步把浪涌电压抑制电流10和11连接在可饱和电抗器LP之后的负电极P和中点C之间，以及在可饱和电抗器LN之后的正电极N和中点C之间，从而免除在中点C的可饱和电抗器LC，并获得与将可饱和电抗器LC连接在中点C的情况下相同的效果。
如上所述，除了与第一或第二实施例相同的效果，第七实施例的NPC逆变器控制系统可免除在中点C的可饱和电抗器LC，并获得与将可饱和电抗器LC连接到中点C相同的效果。
第八实施例的NPC逆变器控制系统以这种方法修正了本发明的第五实施例，从而将在第五实施例中所述的不可饱和电抗器L1和可饱和电抗器LP的串联电路、不可饱和电抗器L2和可饱和电抗器LN的串联电路、可饱和电抗器LC和浪涌电压抑制电路10和11连接到三电平逆变器电路的每个相位，即，U-相位、V-相位和W-相位。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第五实施例的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略对操作的解释。
根据第八实施例，将不可饱和电抗器L1和L2连接到直流电源的正和负电极P和N的公共总线，而且把可饱和电抗器LP、LN和LC连接到三电平逆变器电路的每个相位，从而获得比第五实施例更加有效的操作。
如上所述，第八实施例的NPC逆变器控制系统可获得比第五实施例更加有效的效果。
第九实施例的NPC逆变器控制系统通过这种方法修正本发明的第八实施例，从而用可饱和电抗器替代不可饱和电抗器L1和L2。
由于上述NPC逆变器控制系统以与第八实施的NPC逆变器控制系统相同的方法进行操作，所以省略对操作的解释。
根据第九实施例，用可饱和电抗器来替代不可饱和电抗器L1和L2，即，将可饱和电抗器连接到正负电极P和N的公共总线，并连接三电平逆变器电路的每个相位，从而获得比第八实施例更加有效的效果。
如上所述，第九实施例的NPC逆变器控制系统可获得比第八实施例更加有效的效果。
虽然在第一实施例中设置连接到正负电极P和N的公共总线的可饱和电抗器LP和LN，以及连接到中点C的可饱和电抗器LC，但是可以只将可饱和电抗器LP和LN连接在三电平逆变器电路和正负电极P和N之间，而且可以只将可饱和电抗器LC连接到中点C。
虽然在第二实施例中连接到三电平逆变器电路的每个相位的可饱和电抗器LP和LN、和连接到三电平逆变器电路的每个相位的可饱和电抗器LC，但是可只将可饱和电抗器LP和LN连接到三电平逆变器电路的每个相位，或者可只将可饱和电抗器LC连接到三电平逆变器电路的每个相位。
如上所述，根据本发明，由于把可饱和电抗器连接在多电平逆变器电路和具有中点的直流电源的正电极和负电极或者中点之间，所以可以抑制构成多电平逆变器电路的半导体装置的电流上升率(dI/dt)和电压上升率(dV/dt)以及对选通控制器的干扰。此外，可以改进小型化、NPC逆变器控制系统的成本和可靠性。
此外，由于将浪涌电压抑制电路连接在直流电源的负电极和中点之间以及当需要时在直流电源的正电极和中点之间，所以可以吸收和抑制由在直流电源和三电平逆变器电路之间的可饱和电抗器和配线电感的充电能量所引起的浪涌电压。
根据上述说明，各种修正和变化是可行的。此外，应理解，除了这里特别描述之外，另外可在所附权利要求书的范围内实施本发明。

Claims (19)

1.一种NPC逆变器控制系统，其特征在于，包括：
直流电源，具有与相互串联的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；
多电平逆变器电路，具有与所述直流电源耦合并配置成将所述直流电源转换成交流电源并向负载提供所述交流电源的多个半导体装置；和
多个可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述正和负电极连接到所述多电平逆变器电路。
2.如权利要求1所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路的可饱和电抗器。
3.如权利要求1或2中任一权利要求所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
4.如权利要求3所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，每个所述第一电路包括串联连接到电容器的二极管和并联连接到所述二极管的电阻器。
5.如权利要求3所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个电压削波装置，配置成将浪涌电压削波在预定电平和分别并联连接到所述第一电路。
6.一种NPC逆变器控制系统，其特征在于，包括：
直流电源，具有与相互串联的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；
多个多电平逆变器电路，具有相互桥式连接的、耦合到所述直流电源并配置成将所述直流电源转换成多相位交流电源和向负载提供所述多相位交流电源的多个半导体装置；和
多个可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到各所述多电平逆变器电路。
7.如权利要求6所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路的可饱和电抗器。
8.如权利要求1-2或6-7中任一权利要求所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，每个所述可饱和电抗器具有相对高磁导率和瘦削的B-H曲线，设定每个所述可饱和电抗器的伏特-时间乘积从而保证时间大于一个所述半导体装置的压降时间(tr)、反向恢复时间(trr)或前向恢复时间(tfr)。
9.如权利要求1-2或6-7中任一权利要求所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个缓冲器电路，配置成吸收在一个所述可饱和电抗器放电时刻产生的反向电压，并连接到每个所述可饱和电抗器。
10.如权利要求9所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，每个所述缓冲器电路包括串联连接到电容器的二极管和并联连接到所述电容器的电阻器。
11.如权利要求6-7中任何权利要求所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间；
所述半导体装置不设有任何缓冲器电路。
12.如权利要求11所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，每个所述第一电路包括串联连接到电容器的二极管和并联连接到所述二极管的电阻器。
13.如权利要求11所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个电压削波装置，配置成将浪涌电压削波在预定电平和并联连接到各所述第一电路。
14.一种NPC逆变器控制系统，其特征在于，包括：
直流电源，具有与串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；
多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源并配置成将所述直流电源转换成交流电源并向负载提供所述交流电源的多个多电平逆变器电路；
不可饱和电抗器和第一可饱和电抗器的多个串联电路，其中第一可饱和电抗器配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到所述多电平逆变器电路；
第二可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路；和
多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
15.如权利要求14所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，还包括：
多个缓冲器电路，配置成吸收在所述第一和第二可饱和电抗器之一的放电时刻产生的反向电压，并连接到所述第一和第二可饱和电抗器。
16.如权利要求15所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，每个所述缓冲器电路包括串联连接到电容器的二极管和并联连接到所述二极管的电阻器。
17.一种NPC逆变器控制系统，其特征在于，包括：
直流电源，具有与相互串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；
多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源和配置成将所述直流电源转换成交流电源和向负载提供所述交流电源的多个半导体装置；
多个可饱和电抗器，配置成把所述直流电源的所述正负电极连接到所述多电平逆变器电路；
放电电路，配置成把所述直流电源的所述中点连接到所述多电平逆变器电路，从而通过二极管流入所述放电电路的电流放电一个所述可饱和电抗器；和
多个第一电路，配置成抑制浪涌电压并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间，以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
18.一种NPC逆变器控制系统，其特征在于，包括：
直流电源，具有与相互串联连接的电容器对的接点相对应的中点、正电极和负电极；
多个多电平逆变器电路，具有相互以桥式连接的、耦合到所述直流电源和配置成将所述直流电源转换成多相位交流电源和向负载提供所述多相位交流电源的多个半导体装置；
不可饱和电抗器和第一可饱和电抗器的多个串联电路，其中第一可饱和电抗器配置成将所述直流电源的所述正负电极连接到各所述多电平逆变器电路，将所述不可饱和电抗器连接到所述正负电极的公共线；
多个第二可饱和电抗器，配置成将所述直流电源的所述中点连接到各所述多电平逆变器电路；和
多个第一电路，配置成抑制浪涌电压，并连接在所述直流电源的所述负电极和所述中点之间以及所述直流电源的所述正电极和所述中点之间。
19.如权利要求18所述的NPC逆变器控制系统，其特征在于，用第三可饱和电抗器替换每个所述不可饱和电抗器。
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